JP7348162B2 - Additive manufacturing methods using materials with soft tissue properties - Google Patents

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Description

関連出願
本願は、米国仮特許出願No.62/538006,62/538015,62/538018、及び62/538026と同時に出願された、2017年7月28日出願の米国仮特許出願No.62/538003の優先権の利益を主張する。
RELATED APPLICATIONS This application is filed under U.S. Provisional Patent Application No. U.S. Provisional Patent Application No. 62/538006, 62/538015, 62/538018, and 62/538026 filed on July 28, 2017. 62/538003.

上記出願の内容は、本明細書においてそれらの全体が完全に述べられているかのように、参考としてそれらの全体をここに組み入れる。 The contents of the above applications are hereby incorporated by reference in their entirety as if fully set forth herein.

技術分野
本発明は、その一部の実施形態では、付加製造(AM)に関し、特に限定されないが、少なくとも一部分において軟身体組織の特性(例えば機械特性及び/又は視覚特性)を具備する軟材料から作られた物体の付加製造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention, in some embodiments, relates to additive manufacturing (AM), in particular but not limited to additive manufacturing, from soft materials having, at least in part, the properties of soft body tissue (e.g., mechanical and/or visual properties). Concerning the additive manufacturing of manufactured objects.

付加製造は、一般的に、三次元(3D)物体が物体のコンピューターモデルを利用して製造される方法である。かかる方法は、視覚化、デモンストレーション及び機械的試作、並びに迅速生産(RM)の目的のためにデザイン関連分野のような様々な分野で使用されている。 Additive manufacturing is generally a method in which three-dimensional (3D) objects are manufactured using a computer model of the object. Such methods are used in various fields such as design-related fields for visualization, demonstration and mechanical prototyping, and rapid manufacturing (RM) purposes.

いかなるAMシステムの基本操作も、三次元コンピューターモデルを薄い横断面にスライスし、結果を二次元位置データに変換し、データを、三次元構造を層状に製造する制御装置に供給することからなる。 The basic operation of any AM system consists of slicing the three-dimensional computer model into thin cross-sections, converting the results into two-dimensional position data, and feeding the data to a controller that fabricates the three-dimensional structure layer by layer.

様々なAM技術が存在し、その中にはステレオリソグラフィー、デジタルライトプロセッシング(DLP)、及び三次元(3D)印刷(特に3Dインクジェット印刷)がある。かかる技術は、一種以上の構築材料、一般的には光重合性(光硬化性)材料の層ごとの堆積、及び凝固によって実施されることが一般的である。 Various AM technologies exist, among them stereolithography, digital light processing (DLP), and three-dimensional (3D) printing (particularly 3D inkjet printing). Such techniques are typically carried out by layer-by-layer deposition and solidification of one or more construction materials, typically photopolymerizable (photocurable) materials.

三次元印刷プロセスでは、例えば構築材料が、一組のノズルを有する吐出ヘッドから吐出され、支持構造上に層を堆積する。構築材料に依存して、層は、次いで好適な装置を使用して硬化又は凝固されることができる。 In a three-dimensional printing process, for example, a build material is ejected from a dispensing head having a set of nozzles to deposit a layer on a support structure. Depending on the construction material, the layer can then be cured or solidified using suitable equipment.

様々な三次元印刷技術が存在し、例えば米国特許第6,259,962号、第6,569,373号、第6,658,314号、第6,850,334号、第7,183,335号、第7,209,797号、第7,225,045号、第7,300,619号、第7,479,510号、第7,500,846号、第7,962,237号及び第9,031,680号に開示される。それらは、出願人が全て同じであり、その内容は、参考としてここに組み入れられる。 Various three-dimensional printing techniques exist, such as U.S. Patent Nos. 6,259,962; 6,569,373; No. 335, No. 7,209,797, No. 7,225,045, No. 7,300,619, No. 7,479,510, No. 7,500,846, No. 7,962,237 and No. 9,031,680. They all have the same applicant, the contents of which are incorporated herein by reference.

付加製造に使用される印刷システムは、受容媒体及び一つ以上の印刷ヘッドを含むことができる。受容媒体は、例えば印刷ヘッドから吐出された材料を担持するための水平面を含むことができる製作トレイであることができる。印刷ヘッドは、例えば印刷ヘッドの長手方向軸に沿った一つ以上の列の配列で配置された複数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッドであることができる。印刷ヘッドは、その長手方向軸が指示方向と実質的に平行になるように位置されることができる。 Printing systems used in additive manufacturing can include a receiving medium and one or more printheads. The receiving medium can be, for example, a fabrication tray that can include a horizontal surface for carrying material ejected from the print head. The printhead can be, for example, an inkjet head having a plurality of ejection nozzles arranged in one or more rows along the longitudinal axis of the printhead. The printhead can be positioned such that its longitudinal axis is substantially parallel to the pointing direction.

印刷ヘッドは、予め規定された走査計画(ステレオリソグラフィー(STL)フォーマットに変換されかつコントローラにプログラムされたCAD構成)に従った印刷ヘッドの動きを含む、印刷プロセスを制御するマイクロプロセッサーのようなコントローラをさらに含むことができる。印刷ヘッドは、複数の噴射ノズルを含むことができる。噴射ノズルは、材料を受容媒体上に吐出し、3D物体の横断面を表わす層を作る。 The printhead is connected to a controller, such as a microprocessor, that controls the printing process, including movement of the printhead according to a predefined scanning plan (CAD configuration converted to stereolithography (STL) format and programmed into the controller). may further include. The print head can include multiple jetting nozzles. The injection nozzle expels the material onto the receiving medium, creating a layer representing the cross-section of the 3D object.

印刷ヘッドに加えて、吐出された構築材料を硬化するために、硬化条件の源が存在してもよい。硬化条件は、一般的には硬化エネルギーを含み、一般的には放射線、例えばUV放射線である。 In addition to the print head, a source of curing conditions may be present to cure the ejected build material. Curing conditions typically include curing energy, typically radiation, such as UV radiation.

加えて、印刷システムは、堆積後かつ少なくとも部分的な凝固後で続く層の堆積前に各層の高さをレベリング及び/又は確立するためのレベリング装置を含むことができる。 In addition, the printing system can include a leveling device for leveling and/or establishing the height of each layer after deposition and before subsequent deposition of the layer after at least partial solidification.

構築材料は、造形用材料及び支持材料を含むことができ、それらは、物体、及び物体が構築されるように物体を支持する一時的な支持構造を形成する。 Build materials can include building materials and support materials that form the object and the temporary support structure that supports the object as it is constructed.

造形用材料(それは、一種以上の配合物に含まれる、一種以上の材料を含むことができる)は、希望の物体を生成するために堆積され、支持材料(それは、一種以上の材料を含むことができる)は、造形用材料要素のあり又はなしで使用され、構築時に物体の特定の領域のために支持構造を与え、例えば物体が湾曲した幾何学的形状、負角、間隙などの突き出ている特徴又は形状を含む場合には、連続する物体層の適切な垂直配置を確実にする。 The building material (which may include one or more materials in one or more formulations) is deposited to produce the desired object, and the support material (which may include one or more materials) is deposited to produce the desired object. can be used with or without building material elements to provide support structure for specific areas of an object during construction, e.g. when the object has protruding features such as curved geometries, negative angles, gaps, etc. ensure proper vertical alignment of successive layers of matter.

造形用材料及び支持材料はともに、それらが吐出される作業温度で液体であり、続いて一般的に硬化条件(例えばUV硬化のような硬化条件)にさらすと硬化され、必要な層形状を形成することが好ましい。印刷完了後、支持構造は、除去され、製作された3D物体の最終形状を出現する。 Both the build material and the support material are liquid at the operating temperature at which they are dispensed and are then typically cured upon exposure to curing conditions (e.g., UV curing) to form the desired layer shape. It is preferable to do so. After printing is complete, the support structure is removed to reveal the final shape of the fabricated 3D object.

複数の付加製造プロセスは、一種より多い造形用材料を使用する物体の付加形成を可能にする。例えば、本出願人の公開No.2010/0191360を有する米国特許出願は、複数の吐出ヘッドを有する固体自由形状製作装置、複数の構築材料を製作装置に供給するように構成された構築材料供給装置、及び製作装置及び供給装置を制御するために構成された制御ユニットを含むシステムを開示する。システムは、複数の操作モードを持つ。一つのモードでは、全ての吐出ヘッドが製作装置の単一構築走査サイクル時に作動する。別のモードでは、吐出ヘッドの一つ以上が単一構築走査サイクル又はその一部の時に作動しない。 Multiple additive manufacturing processes enable additive formation of objects using more than one type of building material. For example, the applicant's Publication No. U.S. Patent Application No. 2010/0191360 describes a solid freeform fabrication apparatus having a plurality of dispensing heads, a build material feeder configured to feed a plurality of build materials to the fabrication apparatus, and a control for the fabrication apparatus and the feeder. A system is disclosed that includes a control unit configured to. The system has multiple modes of operation. In one mode, all jet heads are activated during a single build scan cycle of the fabrication equipment. In another mode, one or more of the ejection heads are not activated during a single build scan cycle or a portion thereof.

Polyjet(商品名)(Stratasys Ltd.、イスラエル)のような3Dインクジェット印刷プロセスでは、構築材料は、一つ以上の印刷ヘッドから選択的に噴射され、ソフトウェアファイルによって規定されるような予め決定された構成に従って連続層で製作トレイの上に堆積される。 In a 3D inkjet printing process, such as Polyjet (Stratasys Ltd., Israel), build materials are selectively jetted from one or more printheads and printed in predetermined shapes as defined by a software file. It is deposited on the fabrication tray in successive layers according to the configuration.

本出願人による米国特許第9227365号は、複数の層、及び芯領域を構成する層状の芯、及び外被領域を構成する層状の鞘から構成される、鞘で覆われた物体の固体自由形状製作のための方法及びシステムを開示する。 Assigned US Pat. No. 9,227,365 discloses a solid free form sheathed object consisting of a plurality of layers and a layered core forming a core region and a layered sheath forming a jacket region. A method and system for fabrication is disclosed.

付加製造プロセスは、ゴム状材料を形成するために使用されている。例えば、ゴム状材料は、本明細書に記載されるようにPolyJet(商品名)システムで使用される。これらの材料は、例えばインクジェットによる吐出を可能にする相対的に低い粘度を持ち、かつ室温より低いT、例えば10℃又はそれより下の温度を示すように配合されている。後者は、相対的に低い架橋度を有する化合物を配合することによって、及び固有の可撓制分子構造を有するモノマー及びオリゴマー(例えば、アクリルエラストマー)を使用することによって得られる。 Additive manufacturing processes have been used to form rubber-like materials. For example, rubber-like materials are used in the PolyJet™ system as described herein. These materials are formulated to have a relatively low viscosity to enable e.g. ink-jet delivery and to exhibit a T g below room temperature, e.g. 10<0>C or below. The latter is obtained by formulating compounds with a relatively low degree of crosslinking and by using monomers and oligomers (eg acrylic elastomers) with inherent flexibility-limiting molecular structures.

PolyJet(商品名)システムに使用可能なゴム状材料の例示的なファミリー(商品名「Tango」ファミリーの下で販売)は、ショアA硬度、破断伸び、引裂き抵抗、及び引張強度を含む得られた硬化材料の種々のエラストマー特性を与える。このファミリーの最も軟らかい材料は、27のショアA硬度を具備する。 An exemplary family of rubber-like materials (sold under the trade name "Tango" family) that can be used in PolyJet(TM) systems has been found to have properties that include Shore A hardness, elongation at break, tear resistance, and tensile strength. Provides various elastomeric properties of the cured material. The softest material of this family has a Shore A hardness of 27.

PolyJet(商品名)システムに使用可能なゴム状材料の別のファミリー(商品名「Agilus」ファミリーの下で販売される)は、本出願人によるPCT国際出願No.IL2017/050604(WO2017/208238として公開)に記載され、エラストマー硬化性材料及びシリカ粒子を使用する。 Another family of rubber-like materials (sold under the trade name "Agilus" family) that can be used in the PolyJet(TM) system is described in PCT International Application No. 1 by the Applicant. IL2017/050604 (published as WO2017/208238) and uses an elastomeric curable material and silica particles.

これまで、硬化されたときに軟身体組織の硬度及び外観を具備する造形用材料を使用する付加製造技術、従って少なくとも一部において、身体軟組織と同様の機械特性及び任意選択的に視覚特性を具備する硬化された材料を含む3D物体を製造することができる付加製造技術について報告はない。 Until now, additive manufacturing techniques have been used to use building materials that, when cured, have the hardness and appearance of soft body tissue, and thus, at least in part, mechanical and optionally visual properties similar to body soft tissue. There are no reports of additive manufacturing techniques that can produce 3D objects containing hardened materials that do.

本発明の一部の実施形態の態様によれば、軟身体組織の特性を具備する物体を付加製造する方法であって、前記方法が、物体の形状に対応する構成パターンで複数の層を逐次形成するように少なくとも一種の造形用材料配合物を吐出することを含み、前記層の少なくとも一部に対して、前記吐出が、硬化されたとき、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する造形用材料配合物のものである、方法が提供される。 According to an aspect of some embodiments of the invention, there is provided a method of additively manufacturing an object having soft tissue properties, the method comprising sequentially manufacturing a plurality of layers in a pattern of construction corresponding to the shape of the object. dispensing at least one build material formulation to form a hardness of at least a portion of the layer, the dispensing, when cured, having a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO of less than 40. A method is provided of a building material formulation having hardness.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、前記吐出が、少なくとも二種の造形用材料配合物のものであり、前記造形用材料配合物の少なくとも一種が、硬化されたとき、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する前記造形用材料配合物であり、前記造形用材料配合物の少なくとも一種が、少なくとも一種のエラストマー硬化性材料を含むエラストマー硬化性配合物である。 According to some of any of the embodiments described herein, the discharge is of at least two build material formulations, and at least one of the build material formulations is cured. the building material formulation having a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40, wherein at least one of the building material formulations comprises at least one elastomeric curable material; It is a sexual compound.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記エラストマー硬化性配合物が、シリカ粒子をさらに含む。本発明の一部の実施形態によれば、エラストマー硬化性配合物は、以下に記載されるTango(商品名)、Tango+(商品名)、及びAgilus(商品名)ファミリーからなる群から選択される配合物ファミリーの少なくとも一つの配合物を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the elastomeric curable formulation further comprises silica particles. According to some embodiments of the invention, the elastomeric curable formulation is selected from the group consisting of the Tango, Tango+, and Agilus families described below. at least one formulation of the formulation family.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記吐出が、硬化されたとき、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する前記造形用材料配合物と、エラストマー硬化性配合物とを含むボクセル要素を形成することを含む。 According to some of any of the embodiments of the present invention, the extrudate comprises the building material formulation having a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured; and forming a voxel element containing the composition.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記エラストマー硬化性配合物によって占有されるインターレースされた位置が、前記層の面積の約10%~約30%を構成する。 According to some of any embodiments of the invention, the interlaced locations occupied by the elastomeric curable formulation constitute about 10% to about 30% of the area of the layer.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記エラストマー硬化性配合物によって占有されるインターレースされた位置が、前記層の面積の約15%~約25%を構成する。 According to some of any embodiments of the invention, the interlaced locations occupied by the elastomeric curable formulation constitute about 15% to about 25% of the area of the layer.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記エラストマー硬化性配合物を含むボクセル要素が、物体中に容量繊維パターンを形成する。 According to some of any of the embodiments of the invention, voxel elements comprising the elastomeric curable formulation form a capacitive fiber pattern in the object.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記繊維パターンの特徴を示す繊維厚さが、約0.4mm~約0.6mmである。 According to some of any embodiments of the invention, the fiber thickness characteristic of the fiber pattern is between about 0.4 mm and about 0.6 mm.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記繊維パターンが、前記層の少なくとも2つ又は3つの平面に対して垂直である。 According to some of any of the embodiments of the invention, said fiber pattern is perpendicular to at least two or three planes of said layer.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記繊維パターンが、前記層の少なくとも2つ又は3つの平面に対して斜めである。 According to some of any of the embodiments of the invention, the fiber pattern is oblique to at least two or three planes of the layer.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記方法が、ローラーを使用して、前記層の少なくとも2つ又は3つの各々を強化することをさらに含み、前記斜めの繊維パターンが、前記層の上で前記ローラーによって付与される引裂力に対して略平行である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the method further comprises reinforcing each of at least two or three of the layers using a roller, wherein the diagonal fiber pattern substantially parallel to the tear force applied by the roller on the layer.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記繊維パターンが、前記平面に対して約30°~約60°の角度を形成する。 According to some of any embodiments of the invention, the fiber pattern forms an angle with the plane of about 30° to about 60°.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記方法は、物体を被覆する鞘を前記エラストマー硬化性配合物から形成することをさらに含む。 According to some of any embodiments of the invention, the method further includes forming a sheath covering an object from the elastomeric curable formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記鞘の最外表面に対して直角に測定された前記鞘の厚さが、約0.4mm~約1mmである。 According to some of any of the embodiments of the invention, the thickness of the sheath, measured perpendicular to the outermost surface of the sheath, is from about 0.4 mm to about 1 mm.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記方法が、物体を被覆する鞘を前記エラストマー造形用配合物から形成し、前記三次元物体の前記付加製造の完了後に前記鞘を除去することをさらに含む。 According to part of any of the embodiments of the invention, the method includes forming a sheath covering an object from the elastomeric building compound, and removing the sheath after completion of the additive manufacturing of the three-dimensional object. It further includes:

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショアA硬度及び前記ショアOO硬度を具備する前記造形用材料配合物が、硬化性材料及び非硬化性材料を含み、前記非硬化性材料の量が、前記配合物の全重量の10~49重量%又は10~30重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the building material formulation having the Shore A hardness and the Shore OO hardness when cured comprises a curable material and a non-curable material. , the amount of said non-curable material ranges from 10 to 49% or from 10 to 30% by weight of the total weight of said formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料の量が、配合物の全重量の20~40又は25~40重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said non-curable polymeric material ranges from 20 to 40 or from 25 to 40% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量(例えば約1000~約4000又は約1500~約4000又は約2000~約4000又は約1500~約3500又は約2000~約3500ダルトンの範囲の分子量)、及び0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する。 According to some of any of the embodiments of the invention, the non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, such as from about 1000 to about 4000 or from about 1500 to about 4000 or about 2000 Daltons. to about 4000 or about 1500 to about 3500 or about 2000 to about 3500 Daltons), and a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコールを含む。 According to some of any embodiments of the invention, the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである。 According to some of any of the embodiments of the invention, the non-curable polymeric material is a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックと少なくとも一つのポリエチレングリコールブロックを含むブロックコポリマーであり、前記ブロックコポリマー中の前記ポリエチレングリコールの全量が、10重量%以下である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the non-curable polymeric material is a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block and at least one polyethylene glycol block; The total amount of glycol is 10% by weight or less.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記ブロックコポリマー中のポリプロピレングリコールブロックとポリエチレングリコールブロックの比が、少なくとも2:1である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the ratio of polypropylene glycol blocks to polyethylene glycol blocks in the block copolymer is at least 2:1.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、前記ブロックコポリマー中のポリプロピレングリコール主鎖単位とポリエチレングリコール主鎖単位の比が少なくとも2:1である。 According to some of any of the embodiments described herein, the ratio of polypropylene glycol backbone units to polyethylene glycol backbone units in the block copolymer is at least 2:1.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコール、及び/又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、ポリプロピレングリコールブロックの各々が、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備する。 According to some of any of the embodiments of the invention, the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol and/or a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block, each of the polypropylene glycol blocks comprising at least one polypropylene glycol block. It has a molecular weight of 2000 Daltons.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記硬化性材料の量と前記非硬化性ポリマー材料の量の比が、4:1~1.1:1又は3:1~2:1の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the ratio of the amount of curable material to the amount of non-curable polymeric material is between 4:1 and 1.1:1 or between 3:1 and 2: The range is 1.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記硬化性材料の量が、55~70重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said curable material ranges from 55 to 70% by weight.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記硬化性材料が、少なくとも一つの単官能硬化性材料及び少なくとも一つの多官能硬化性材料を含む。 According to some of any embodiments of the invention, the curable material includes at least one monofunctional curable material and at least one multifunctional curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料の量が、前記配合物の全重量の50~89重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said monofunctional curable material ranges from 50 to 89% by weight of the total weight of said formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料の量が、前記配合物の全重量の1~10重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said multifunctional curable material ranges from 1 to 10% by weight of the total weight of said formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記配合物が、配合物の全重量の約50~約89重量%の量の単官能硬化性材料、配合物の全重量の約10~約49重量%の量の非硬化性ポリマー材料、及び配合物の全重量の約1~約10重量%の量の多官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation comprises a monofunctional curable material in an amount of about 50% to about 89% by weight of the total weight of the formulation, about 10% by weight of the total weight of the formulation. A non-curable polymeric material in an amount of from about 49% by weight and a multifunctional curable material in an amount from about 1 to about 10% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、(i)前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、かつ/又は(ii)前記非硬化性ポリマー材料が、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、かつ/又は(iii)前記単官能硬化性材料及び前記多官能硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, (i) said non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, and/or (ii) said non-curable and (iii) at least 80% by weight of the total amount of said monofunctional curable material and said multifunctional curable material. includes a curable material that, when cured, has a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料の量が、配合物の全重量の50~60重量%又は55~60重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said monofunctional curable material ranges from 50 to 60% or from 55 to 60% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料の量が、配合物の全重量の3~10重量%又は5~10重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the amount of said multifunctional curable material ranges from 3 to 10% or from 5 to 10% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material has a Tg of less than -10°C or less than -20°C when cured.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、疎水性単官能硬化性材料を含む。 According to some of any embodiments of the invention, the monofunctional curable material comprises a hydrophobic monofunctional curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、両親媒性単官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、疎水性部分を含む両親媒性単官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material that includes a hydrophobic moiety.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、(例えば疎水性基又は部分を含む)両親媒性単官能硬化性材料、及び疎水性単官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material (e.g., comprising a hydrophobic group or moiety); and a hydrophobic monofunctional curable material. including.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記(例えば疎水性基又は部分を含む)両親媒性単官能硬化性材料と前記疎水性単官能硬化性材料の重量比が、1.5:1~1.1:1の範囲である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the weight ratio of said amphiphilic monofunctional curable material (eg, comprising a hydrophobic group or moiety) to said hydrophobic monofunctional curable material is 1. It is in the range of 5:1 to 1.1:1.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料が、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する。 According to some of any of the embodiments of the invention, the multifunctional curable material has a Tg of less than -10°C or less than -20°C when cured.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料が、二官能硬化性材料である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the multifunctional curable material is a bifunctional curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、UV硬化性材料である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material is a UV curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能硬化性材料が、単官能アクリレートである。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional curable material is a monofunctional acrylate.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料が、UV硬化性材料である。 According to some of any of the embodiments of the invention, the multifunctional curable material is a UV curable material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能硬化性材料が、多官能アクリレートである。 According to some of any of the embodiments of the invention, the multifunctional curable material is a multifunctional acrylate.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記配合物が、光開始剤をさらに含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation further comprises a photoinitiator.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記光開始剤の量が、前記配合物の全重量の1~3重量%の範囲である。 According to some of the embodiments of the invention, the amount of photoinitiator ranges from 1 to 3% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記配合物が、配合物の全重量の約0.01~約0.5重量%の範囲の量で硬化抑制剤をさらに含む。 According to some of the embodiments of the invention, the formulation further comprises a cure inhibitor in an amount ranging from about 0.01 to about 0.5% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記配合物が、着色剤(顔料)、界面活性剤、衝撃改質剤などから選択される少なくとも一種の添加剤をさらに含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation further comprises at least one additive selected from colorants (pigments), surfactants, impact modifiers, and the like.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記配合物が、UV硬化性界面活性剤のような界面活性剤をさらに含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation further comprises a surfactant, such as a UV curable surfactant.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、硬化性配合物が、配合物の全重量の25~35重量%の量の、(疎水性部分を含む)単官能両親媒性アクリレート、配合物の全重量の25~30重量%の量の単官能疎水性アクリレート、配合物の全重量の5~10重量%の量の多官能アクリレート、及び配合物の全重量の30~35重量%の量の、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量及び0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する非硬化性ポリマー材料を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, when cured, the curable formulation contains a monofunctional compound (including the hydrophobic moiety) in an amount of 25 to 35% by weight of the total weight of the formulation. amphiphilic acrylates, monofunctional hydrophobic acrylates in an amount of 25-30% by weight of the total weight of the formulation, polyfunctional acrylates in an amount of 5-10% by weight of the total weight of the formulation, and 30-35% by weight of a non-curable polymeric material having a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons and a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコール、及び/又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックの各々が、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備する。 According to some of any of the embodiments of the invention, the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol and/or a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block, each of the at least one polypropylene glycol block has a molecular weight of at least 2000 Daltons.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記多官能アクリレートが、ウレタンジアクリレートである。 According to some of the embodiments of the invention, the polyfunctional acrylate is a urethane diacrylate.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能両親媒性アクリレートが、少なくとも6個の炭素原子及び少なくとも2個のアルキレングリコール基の炭化水素鎖を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional amphiphilic acrylate comprises a hydrocarbon chain of at least 6 carbon atoms and at least 2 alkylene glycol groups.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記単官能疎水性アクリレートが、少なくとも8個の炭素原子の炭化水素鎖を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the monofunctional hydrophobic acrylate comprises a hydrocarbon chain of at least 8 carbon atoms.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショア硬度を具備する前記配合物が、硬化されたとき、少なくとも100N/mの引裂抵抗によってさらに特徴づけられる。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation having the Shore hardness when cured is further characterized by a tear resistance of at least 100 N/m.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショア硬度を具備する前記配合物が、硬化されたとき、少なくとも0.01MPaの圧縮弾性率によってさらに特徴づけられる。 According to some of any of the embodiments of the invention, the formulation having the Shore hardness when cured is further characterized by a compressive modulus of at least 0.01 MPa.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショア硬度を具備する少なくとも前記造形用材料配合物が、生物材料を欠いている。 According to some of any of the embodiments of the invention, at least the building material formulation having the Shore hardness when cured is devoid of biological material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショアA硬度を具備する少なくとも前記造形用材料配合物が、10重量%未満の水を含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, at least the building material formulation having the Shore A hardness, when cured, comprises less than 10% water by weight.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、硬化されたとき、前記ショア硬度を具備する少なくとも前記造形用材料配合物が、硬化されたときに配合物に赤色を付与する顔料をさらに含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, at least the building material formulation having the Shore hardness when cured further comprises a pigment that imparts a red color to the formulation when cured. include.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記エラストマー硬化性配合物が、硬化されたときに配合物に黄色を持つ白色不透明色を付与する顔料をさらに含む。 According to some of any of the embodiments of the invention, the elastomeric curable formulation further comprises a pigment that imparts a white opaque color with yellow to the formulation when cured.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記顔料の量が、配合物の全重量の0.01~5重量%の範囲である。 According to some of the embodiments of the invention, the amount of said pigment ranges from 0.01 to 5% by weight of the total weight of the formulation.

本発明の一部の実施形態の態様によれば、本明細書に記載の方法によって作られた軟身体組織又は器官の少なくとも視覚特性又は機械特性を具備する三次元物体であって、前記物体が、その少なくとも一部において、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する材料を含む、物体が提供される。 According to an aspect of some embodiments of the invention, a three-dimensional object having at least the visual or mechanical properties of a soft body tissue or organ created by a method described herein, the object comprising: , in at least a portion thereof, a material having a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40 is provided.

本発明の一部の実施形態の態様によれば、軟身体組織又は身体器官又はそれを含むシステムもしくは構造の少なくとも視覚特性又は機械特性を具備する三次元物体であって、前記物体が、その少なくとも一部において、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する材料を含み、生物材料を欠いている、物体が提供される。 According to an aspect of some embodiments of the invention, a three-dimensional object having at least the visual or mechanical properties of a soft body tissue or body organ or a system or structure including the same, the object comprising at least one of the following: In some, objects are provided that include a material with a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40 and are devoid of biological material.

本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、前記物体は、前記軟身体組織又はそれを含むシステム、構造もしくは器官の少なくとも形状及び硬度を具備する。 According to some of the embodiments of the invention, the object has at least the shape and hardness of the soft body tissue or system, structure or organ containing it.

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および/または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および/または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。 Unless defined otherwise, all technical and/or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, exemplary methods and/or materials are described below. In case of conflict, the patent specification, including definitions, will control. In addition, the materials, methods and examples are illustrative only and not intended to be limiting.

本発明の実施形態の方法および/またはシステムを実行することは、選択されたタスクを、手動操作で、自動的にまたはそれらを組み合わせて実行または完了することを含んでいる。さらに、本発明の方法および/またはシステムの実施形態の実際の機器や装置によって、いくつもの選択されたステップを、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア、あるいはオペレーティングシステムを用いるそれらの組合せによって実行できる。 Executing the methods and/or systems of embodiments of the present invention includes performing or completing selected tasks manually, automatically, or a combination thereof. Furthermore, depending on the actual equipment and apparatus of the embodiments of the methods and/or systems of the present invention, a number of selected steps may be performed by hardware, software, or firmware, or a combination thereof using an operating system.

例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップまたは回路として実施されることができる。ソフトウェアとして、本発明の実施形態により選択されたタスクは、コンピューターが適切なオペレーティングシステムを使って実行する複数のソフトウェアの命令のようなソフトウェアとして実施されることができる。本発明の例示的な実施形態において、本明細書に記載される方法および/またはシステムの例示的な実施形態による1つ以上のタスクは、データプロセッサ、例えば複数の命令を実行する計算プラットフォームで実行される。任意選択的に、データプロセッサは、命令および/またはデータを格納するための揮発性メモリ、および/または、命令および/またはデータを格納するための不揮発性記憶装置(例えば、磁気ハードディスク、および/または取り外し可能な記録媒体)を含む。任意選択的に、ネットワーク接続もさらに提供される。ディスプレイおよび/またはユーザ入力装置(例えば、キーボードまたはマウス)も、任意選択的にさらに提供される。 For example, hardware for performing selected tasks according to embodiments of the invention may be implemented as a chip or a circuit. As software, selected tasks according to embodiments of the present invention may be implemented as software, such as software instructions executed by a computer using a suitable operating system. In example embodiments of the invention, one or more tasks according to example embodiments of the methods and/or systems described herein are performed on a data processor, e.g., a computing platform that executes a plurality of instructions. be done. Optionally, the data processor includes volatile memory for storing instructions and/or data, and/or non-volatile storage for storing instructions and/or data (e.g., a magnetic hard disk and/or removable recording medium). Optionally, network connectivity is further provided. A display and/or user input device (eg, keyboard or mouse) is optionally further provided.

本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。 Some embodiments of the invention are described herein by way of example only and with reference to the accompanying drawings. With particular reference to the drawings, it is emphasized that the details shown are for the purpose of illustrating and discussing embodiments of the invention by way of example only. In this regard, the description given in conjunction with the drawings will make it clear to those skilled in the art how to implement embodiments of the invention.

図1Aは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。FIG. 1A is a schematic diagram of an additive manufacturing system according to some embodiments of the invention. 図1B-1Cは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。1B-1C are schematic diagrams of additive manufacturing systems according to some embodiments of the invention. 図1Dは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。FIG. 1D is a schematic diagram of an additive manufacturing system according to some embodiments of the invention.

図2A-2Cは、本発明の一部の実施形態による印刷ヘッドの概略図である。2A-2C are schematic illustrations of printheads according to some embodiments of the invention.

図3A及び3Bは、本発明の一部の実施形態による座標変換を実証する概略図である。3A and 3B are schematic diagrams demonstrating coordinate transformation according to some embodiments of the invention.

図4は、本発明の一部の実施形態の態様による付加製造によって物品を製作するために好適な方法のフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustration of a suitable method for making articles by additive manufacturing in accordance with aspects of some embodiments of the invention.

図5は、インタレースされた造形用材料を含む領域の概略図である。FIG. 5 is a schematic illustration of a region containing interlaced building material.

図6A-6Dは、本発明の一部の実施形態の態様による構造の代表的な限定されない例の概略図である。6A-6D are schematic diagrams of representative non-limiting examples of structures according to aspects of some embodiments of the invention.

図7は、公知物品のショアOO,A及びDのショア硬度値を与える。Figure 7 gives the Shore hardness values of Shore OO, A and D of the known article.

図8は、本発明の一部の実施形態による軟材料配合物から作られた楕円物体(左及び中央の物体)、及び本実施形態の一部によるエラストマー造形用配合物及び軟材料配合物から作られた組成物の足場から作られた楕円物体(右の物体)の画像を与え、全ては、エラストマー造形用配合物から作られた薄い鞘によって被覆されている。FIG. 8 shows elliptical objects (left and center objects) made from soft material formulations according to some embodiments of the present invention, and from elastomeric building formulations and soft material formulations according to some embodiments of the present invention. Provides an image of an elliptical object (right object) made from a scaffold of the fabricated composition, all covered by a thin sheath made from an elastomeric modeling compound.

図9A-9Bは、インターレースされた造形用材料を含む領域を形成するための印刷方式の概略図(図9A)、及び図9Aに示された方式に従って印刷された例示的な薄板を示す画像(図9B)を与え、それは、エラストマー造形用配合物(例えばAgilus30(商品名)のようなAgilus、これに限定されない)から作られた足場を19%有する本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物(BM61)の足場組成物構造を具備する。9A-9B are a schematic diagram of a printing scheme for forming regions containing interlaced build material (FIG. 9A) and an image showing an exemplary laminate printed according to the scheme shown in FIG. 9A (FIG. 9A-9B). FIG. 9B), which provides an exemplary soft material according to some of the present embodiments having 19% scaffold made from an elastomeric building compound (eg, but not limited to Agilus, such as Agilus 30). Scaffold composition structure of material formulation (BM61) is provided.

図9C-9Dは、エラストマー造形用配合物から作られた足場構造(19%0.5mmビーム)によって補強された本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物(BM19)から作られた心臓モデル(図9C)、及びその内部の図(図9D)を与える。 9C-9D are made from an exemplary soft material formulation (BM19) according to some of the present embodiments reinforced with a scaffolding structure (19% 0.5 mm beam) made from an elastomeric building compound. A heart model (FIG. 9C) and a diagram of its interior (FIG. 9D) are provided.

図10は、19%の足場及びエラストマー造形用配合物から作られた0.6mm被覆を有する本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物(BM61)から作られた物体の画像であり、それは、縫合/縫製に耐える。FIG. 10 is an image of an object made from an exemplary soft material formulation (BM61) according to some of the present embodiments with a 19% scaffold and a 0.6 mm coverage made from an elastomeric building compound. , it resists suturing/sewing.

図11A-11Bは、医療装置で実施されるとき、19%の足場及びエラストマー造形用材料配合物から作られた0.6mm被覆を有する本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物(BM61)から作られた心臓造形物体の画像を与える。FIGS. 11A-11B illustrate an exemplary soft material formulation according to some of the present embodiments having a 19% scaffold and a 0.6 mm coverage made from an elastomeric build material formulation when implemented in a medical device. Provides an image of a heart-shaped object made from BM61).

図12は、本発明の一部の実施形態に従って実施された実験で使用されるJarvik心臓モデルを与える。FIG. 12 provides a Jarvik heart model used in experiments performed according to some embodiments of the invention.

図13A-13Bは、ローラーが600RPMのスピードで回転したモードで印刷されるエラストマー造形用配合物から作られた0.6mm被覆及び19%の足場を有する本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物(BM61)から作られた心臓造形モデルであって、欠陥の領域を点線の円で示した画像(図13A)、及びローラーが412RPMのスピードで回転したモードで印刷された心臓造形モデルであって、その外表面がより滑らかなものの画像(図13B)を与える。FIGS. 13A-13B illustrate an exemplary soft coating according to some of the present embodiments with a 0.6 mm coverage and 19% scaffolding made from an elastomeric building compound printed in a mode where the rollers rotated at a speed of 600 RPM. Image of the cardiographic model made from the material formulation (BM61) with the defect area indicated by a dotted circle (FIG. 13A) and the cardiographic model printed in a mode in which the rollers rotated at a speed of 412 RPM. , whose outer surface is smoother (FIG. 13B).

図14は、外形間隙が使用されたモード(右側の物体)、及び外形間隙が使用されなかったモード(左側の物体)で印刷された、エラストマー造形用配合物から作られた0.6mm被覆及び19%の足場を有する本実施形態の一部による例示的な軟材料配合物から作られた心臓モデルの画像を与え、左側の心臓モデルの画像の上には点線の円によって欠陥を持つ領域が示されている。Figure 14 shows a 0.6 mm coating made from an elastomeric building compound and printed in a mode in which a feature gap was used (object on the right) and in a mode in which a feature gap was not used (object on the left). Provides an image of a heart model made from an exemplary soft material formulation according to some of the present embodiments with a scaffold of 19%, with the area with defects marked by a dotted circle above the image of the heart model on the left. It is shown.

図15は、ローラーと吐出された層の間に付与される力を示す概略図を与える。Figure 15 provides a schematic diagram showing the forces applied between the roller and the ejected layer.

図16A-16Fは、本発明の一部の実施形態に従って実施された実験で試験された幾つかの実験補強パターンを示す。16A-16F illustrate several experimental reinforcement patterns tested in experiments conducted in accordance with some embodiments of the invention.

図17は、本発明の一部の実施形態に従って実施された実験で印刷された四つの心臓モデルの画像である。FIG. 17 is an image of four heart models printed in experiments performed in accordance with some embodiments of the invention.

図18Aは、コンピューター物体データを得るために本発明の一部の実施形態に従って使用されることができる例示的手順を記載するフローチャート図である。FIG. 18A is a flowchart diagram describing an example procedure that may be used according to some embodiments of the invention to obtain computer object data. 図18Bは、コンピューター物体データを得るために本発明の一部の実施形態に従って使用されることができる例示的手順を記載するフローチャート図である。FIG. 18B is a flowchart diagram describing an example procedure that may be used according to some embodiments of the invention to obtain computer object data.

本発明は、その一部の実施形態では、付加製造(AM)に関し、特に限定されないが、少なくとも一部分において軟身体組織の特性(例えば機械特性及び/又は視覚特性)を具備する軟材料から作られた物体の付加製造に関する。 In some embodiments, the present invention relates to additive manufacturing (AM), in which soft materials are made from soft materials that have, at least in part, the properties of soft body tissues (e.g., mechanical and/or visual properties). related to additive manufacturing of objects.

本発明の少なくとも1つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および/または図面および/または実施例において例示される構成要素および/または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。 Before describing in detail at least one embodiment of the invention, the present invention, in its application, will be described with reference to the components and/or methods set forth in the following description and/or illustrated in the drawings and/or examples. It should be understood that the invention is not necessarily limited to the details of assembly and construction. The invention is capable of other embodiments or of being practiced or carried out in various ways.

現在使用されている付加製造方法、特に複数の材料方法論(例えばPolyJet(登録商標))を利用するものは、例えば硬度、強度、色、及び透明性を含む幅広い範囲の特性を具備する材料から作られる物体の製作を可能にし、それは、サブミリメートルスケールでいずれの空間分布においても同じ物体で組み合わせることができる。かかる方法は、予め決められた分布に従って、サブミリメートルスケールで様々な視覚的、機械的、及び/又はさらに機能的な特性を具備する、極めて不均質な物体を再生するために使用されることができる。 Currently used additive manufacturing methods, particularly those that utilize multiple material methodologies (e.g. PolyJet®), are made from materials with a wide range of properties including, for example, hardness, strength, color, and transparency. It allows the fabrication of objects that can be combined in the same object in any spatial distribution at the sub-millimeter scale. Such methods can be used to reproduce highly heterogeneous objects with different visual, mechanical, and/or even functional properties on a sub-millimeter scale according to a predetermined distribution. can.

本発明者は、身体の器官及び組織を模倣する物体を製作するために、特に複数材料技術を使用しながら付加製造方法を生かすことを考えた。身体の器官は、極めて不均質な構造を具備し、それはまた、人によって変化する。かかる物体は、例えば医療トレーニングシステム、手術前モデル、幻像、インプラント、及び教育例のような様々な使用のための細胞化されていない人工生体模倣物として利用されることができる。 The inventors sought to exploit additive manufacturing methods, particularly using multi-material techniques, to create objects that mimic the organs and tissues of the body. The organs of the body have a highly heterogeneous structure, which also varies from person to person. Such objects can be utilized as non-cellularized artificial biomimetics for a variety of uses, such as medical training systems, pre-surgical models, phantom images, implants, and educational examples.

これまで、ある身体の部分に似た構造及び任意選択的に部分的外観を具備する物体を製造する付加製造(例えば3Dインクジェット印刷)方法論はあったが、これらの方法論はいずれも、身体の器官及び組織、特に軟らかい身体組織、及びそれを含む身体器官を似た機械特性を具備する物体を製造することができない。 To date, there have been additive manufacturing (e.g., 3D inkjet printing) methodologies for producing objects with structures and optionally partial appearances that resemble certain body parts; and tissue, especially soft body tissue, and the body organs that contain it cannot be manufactured with similar mechanical properties.

上で述べたように、付加製造方法で得られる硬化材料についてこれまで得られた最も低いショア硬度値は、ショア硬度Aスケールで約30である。かかる硬度は、身体の軟組織のそれより実質的に高く、それゆえ現在使用されている方法論は、軟組織、及びそれを含む器官を模倣する物体を製作することができない。 As mentioned above, the lowest Shore hardness value ever obtained for a cured material obtained by additive manufacturing methods is about 30 on the Shore A scale. Such hardness is substantially higher than that of soft tissues of the body, and therefore currently used methodologies are unable to fabricate objects that mimic soft tissues and the organs that contain them.

現在実施される3Dインクジェット印刷された硬化材料のショア硬度は、主に硬化性材料を、それを与える配合物に独占的に含めることに帰因する。 The Shore hardness of currently practiced 3D inkjet printed curable materials is primarily due to the exclusive inclusion of the curable material in the formulation that provides it.

上で示したように低い硬度を示す材料は、一般的にゲル状材料(例えばゲルの機械特性を具備する材料)であり、それは、硬化性材料に加えて非硬化性材料も含む配合物から得られる。かかるゲル状材料は、支持体材料として付加製造する際に現在最も多く使用され、支持体材料は、方法の終わりに除去されることを目的とされ、最終物体の一部を形成しない。 Materials exhibiting low hardness, as indicated above, are generally gel-like materials (e.g. materials with the mechanical properties of a gel), which can be obtained from formulations containing non-curable materials in addition to curable materials. can get. Such gel-like materials are currently most often used in additive manufacturing as support materials, where the support materials are intended to be removed at the end of the process and do not form part of the final object.

本明細書及び業界において、用語「ゲル」は、半固体材料としても言及されることが多い材料であり、それは、一般的に三次元固体ネットワークを含み、それは、一般的にそれらの間で化学的又は物理的に連結された繊維構造、及びこのネットワーク内で係合される液相から作られる。ゲルは、一般的に固体(例えば非流体)の稠度によって特徴づけられ、相対的に低い引張強度、例えば100kPa未満の相対的に低い剪断モジュラス、及び1未満の剪断損失モジュラス対剪断貯蔵モジュラス(tanδ, G′′/G)を具備する。 As used herein and in the industry, the term "gel" refers to a material, often also referred to as a semi-solid material, which generally includes a three-dimensional solid network, which generally has a chemical relationship between them. It is made up of physically or physically interconnected fibrous structures and a liquid phase engaged within this network. Gels are generally characterized by a solid (e.g. non-fluid) consistency, a relatively low tensile strength, a relatively low shear modulus, e.g. less than 100 kPa, and a shear loss modulus to shear storage modulus (tan δ) of less than 1. , G′′/G).

本実施形態によるゲル状材料は、一般的に軟らかい材料であり、それは、ゲル又は固体であることができ、それは、ゲルの機械特性及び流動特性を具備する。 The gel-like material according to this embodiment is a generally soft material, which can be a gel or a solid, and which has the mechanical and flow properties of a gel.

しかしながら、かかるゲル状材料は、低い引張強度及び低い引裂抵抗を示し、従って応力下で容易に破壊し、一般に付加製造において、特に3Dインクジェット印刷において極めて望ましくない特性を有し、さらに水にさらすとき及び使用時に損傷を受けやすい。さらに、ゲル状材料は、一般的に汚れや粘着のような印刷信頼性の問題を与え、さらに漏出、浸出又は乾燥のために低い寸法安定性を持つ。ゲル状材料は、ある環境条件では他の構成成分を膨潤し、又はそれらの形態及び寸法を乾燥及び変化する能力によってさらに制限され、従って複数材料(例えばデジタル材料)技術で使用されるとき、不適合であるか、又は少なくとも不安定な物体を形成しうる。 However, such gel-like materials exhibit low tensile strength and low tear resistance, and therefore break easily under stress, highly undesirable properties in additive manufacturing in general and in 3D inkjet printing in particular, and even when exposed to water. and susceptible to damage during use. Furthermore, gel-like materials generally present printing reliability problems such as smearing and sticking, and also have low dimensional stability due to leakage, leaching or drying. Gel-like materials are further limited by their ability to swell other components or to dry and change their morphology and dimensions in certain environmental conditions, thus making them incompatible when used in multi-material (e.g. digital materials) technology. or at least may form unstable objects.

硬化されたときにゲル状材料を与える配合物を利用することと関連する制限に対する解決策は、改良された強度を与える補強材料を使用したり、又は希望の剛性及び/又は耐久性を示す材料にゲル状材料を封入したりすることでありうるが、かかる解決策は、全体の特性、特に硬度を硬化材料に与えることができ、それは、ターゲット特性を越える。 Solutions to the limitations associated with utilizing formulations that provide gel-like materials when cured include the use of reinforcing materials that provide improved strength or materials that exhibit the desired stiffness and/or durability. Such a solution can impart overall properties, especially hardness, to the cured material that exceed the target properties.

液体材料はまた、全体の特性のバランスをとるために配合物に加えられることができるが、かかる材料は、例えば「ブリーディング(bleeding)」効果を起こしながら、得られた物体の性能に悪影響を与えうる。 Liquid materials can also be added to the formulation to balance the overall properties, but such materials may not adversely affect the performance of the resulting object, e.g., causing a "bleeding" effect. sell.

本発明者は、身体の器官及び組織の特性を具備する物体、特に軟身体組織に似た特性を少なくとも一部に具備する物体、例えば軟組織を含む身体器官の構造、視覚的、機械的、さらに機能的特性を模倣する物体の成功裏の製作のために、3Dインクジェット印刷法のような付加製造法を設計し、うまく実践した。 The inventors are interested in objects having the properties of body organs and tissues, in particular objects having at least in part properties similar to soft body tissues, such as the structure of body organs including soft tissues, visual, mechanical, and Additive manufacturing methods, such as 3D inkjet printing, have been designed and successfully implemented for the successful fabrication of objects that mimic functional properties.

これらの方法は、硬化されたとき、軟組織と同様のショア硬度値を具備する硬化性配合物を利用し、単独で又は他の硬化性配合物と組み合わせて軟材料の付加製造を実施できる工程パラメーター及び技術を伴う。設計された方法は、使用されるAM技術(例えば3Dインクジェット印刷)に対する好適性のような工程パラメーターに合致しながら、そして必要な硬度に加えて、身体軟組織及び/又はそれを含む器官に似た寸法安定性、十分な引裂抵抗及び視覚特性を具備する物体を提供しながら、軟材料を与える配合物を使用することを可能にする。 These methods utilize curable formulations that, when cured, have Shore hardness values similar to those of soft tissue, and process parameters that allow additive manufacturing of soft materials to be carried out alone or in combination with other curable formulations. and technology. The designed method is designed to be similar to body soft tissues and/or organs containing it, while meeting process parameters such as suitability for the AM technology used (e.g. 3D inkjet printing), and in addition to the required hardness. It is possible to use formulations that give soft materials while providing objects with dimensional stability, sufficient tear resistance and visual properties.

本実施形態の方法およびシステムは、物体の形状に対応する構成パターンで複数の層を形成することによって、三次元物体をコンピュータ物体データに基づいて1層ずつ製作する。コンピュータ物体データは、標準テッセレーション言語(STL)またはステレオリソグラフィ輪郭(SLC)フォーマット、仮想現実モデリング言語(VRML)、付加製造ファイル(AMF)フォーマット、図面交換フォーマット(DXF)、ポリゴン・ファイル・フォーマット(PLY)、またはコンピュータ支援設計(CAD)に適したいずれかの他のフォーマットを含め、それらに限らず、任意の公知のフォーマットにすることができる。 The method and system of the present embodiments fabricate a three-dimensional object layer by layer based on computer object data by forming a plurality of layers with a configuration pattern that corresponds to the shape of the object. Computer object data can be formatted in Standard Tessellation Language (STL) or Stereolithography Contour (SLC) format, Virtual Reality Modeling Language (VRML), Additive Manufacturing File (AMF) format, Drawing Exchange Format (DXF), Polygon File Format ( PLY), or any other format suitable for computer-aided design (CAD).

本明細書において使用される用語「物体」は、物品全体又はその一部を示す。 The term "object" as used herein refers to an entire article or a portion thereof.

各層は、二次元表面を走査してそれをパターン化する付加製造装置によって形成される。走査中に、装置は、二次元の層または表面上の複数の目標位置を訪れ、各目標位置または1群の目標位置について、目標位置または目標位置群が構築材料配合物によって占有されるべきか否か、かつどのタイプの構築材料配合物をそこに送達すべきかを決定する。決定は、表面のコンピュータ画像に従って行われる。 Each layer is formed by additive manufacturing equipment that scans a two-dimensional surface and patterns it. During scanning, the device visits a plurality of target locations on the two-dimensional layer or surface and determines, for each target location or group of target locations, whether the target location or group of target locations is to be occupied by the build material formulation. Determine whether and what type of build material formulation should be delivered there. The determination is made according to a computer image of the surface.

本発明の好ましい実施形態では、AMは、三次元印刷を、より好ましくは三次元インクジェット印刷を含む。これらの実施形態では、構築材料配合物は、1組のノズルを有する吐出ヘッドから吐出され、構築材料配合物を支持体構造上に層状に堆積する。AM装置はこうして、占有すべき目標位置に構築材料配合物を吐出し、かつ他の目標位置を空所のままにする。装置は通常、複数の吐出ヘッドを含み、各吐出ヘッドは、異なる構築材料配合物を吐出するように構成されることができる。従って、異なる目標位置を異なる構築材料配合物が占有することができる。構築材料配合物の種類は主に、造形用材料配合物および支持体材料配合物の2つのカテゴリに分類されることができる。支持体材料配合物は、製作プロセス中に物体もしくは物体の一部分を支持するため、かつ/または他の目的で、例えば中空物体もしくは多孔質物体を提供するために、支持マトリックスまたは支持構造として働く。支持体構造は、例えば支持強度を高めるために、さらに造形用材料配合物要素を含んでよい。支持体材料配合物は、一般的に、硬化されたとき、ゲル又はゲル状材料を与える。 In a preferred embodiment of the invention, AM comprises three-dimensional printing, more preferably three-dimensional inkjet printing. In these embodiments, the build material formulation is dispensed from a dispensing head having a set of nozzles to deposit the build material formulation in a layer onto the support structure. The AM device thus dispenses the build material formulation into the target locations to be occupied and leaves other target locations empty. The device typically includes a plurality of dispensing heads, each dispensing head can be configured to dispense a different build material formulation. Therefore, different target locations can be occupied by different build material formulations. Types of build material formulations can be divided into two main categories: building material formulations and support material formulations. The support material formulation serves as a support matrix or support structure to support the object or part of the object during the fabrication process and/or for other purposes, for example to provide a hollow or porous object. The support structure may further include building material formulation elements, for example to increase support strength. Support material formulations generally provide a gel or gel-like material when cured.

造形用材料配合物は一般的に、付加製造用に配合された組成物であり、それ自体で、すなわち他の物質と混合されたりまたは組み合わされたりする必要なく、三次元物体を形成することができる。 Build material formulations are generally compositions that are formulated for additive manufacturing and are capable of forming three-dimensional objects by themselves, that is, without the need to mix or combine with other substances. can.

最終的な三次元物体は、造形用材料配合物、または造形用材料配合物と支持体材料配合物の組合せもしくはそれらの変性物(例えば硬化後)から作られる。これらの作業は全て、立体自由造形の当業者にはよく知られている。 The final three-dimensional object is made from the building material formulation, or a combination of the building material formulation and the support material formulation, or a modification thereof (eg, after curing). All of these operations are well known to those skilled in the art of solid freeform fabrication.

本発明の一部の例示的実施形態では、物体は、2つ以上の異なる造形用材料配合物を吐出することによって製造され、各材料配合物は、AMの異なる吐出ヘッドから吐出される。材料配合物は、任意選択的にかつ好ましくは、印刷ヘッドの同一パス中に層状に堆積される。層内の材料配合物および材料配合物の組合せは、物体の所望の特性に従って選択される。 In some exemplary embodiments of the invention, objects are manufactured by dispensing two or more different build material formulations, each material formulation being dispensed from a different dispensing head of the AM. The material formulation is optionally and preferably deposited in layers during the same pass of the print head. The material formulations and combinations of material formulations within the layers are selected according to the desired properties of the object.

本発明の一部の実施形態による、物体112のAMに適したシステム110の代表的かつ非限定的実施例を、図1Aに示す。システム110は、複数の吐出ヘッドを含む吐出ユニット16を有する付加製造装置114を備える。各ヘッドは、下述する図2A~図2Cに示すように、液状構築材料配合物124が吐出される1つ以上のノズル122のアレイを含むことが好ましい。 A representative, non-limiting example of a system 110 suitable for AM of an object 112 is shown in FIG. 1A, according to some embodiments of the invention. System 110 includes additive manufacturing equipment 114 having a dispensing unit 16 that includes a plurality of dispensing heads. Each head preferably includes an array of one or more nozzles 122 from which liquid build material formulation 124 is dispensed, as shown in FIGS. 2A-2C below.

装置114は、三次元印刷装置であることが好ましいが、必須ではない。その場合、吐出ヘッドは、印刷ヘッドであり、構築材料配合物は、インクジェット技術によって吐出される。用途によっては、付加製造装置は、三次元印刷技術を採用する必要がない場合があるので、これは必ずしも該当しない。本発明の様々な例示的実施形態に従って構想される付加製造装置の代表的実施例は、熱溶解積層造形装置および熱溶解材料配合物堆積装置を含むが、それらに限定されない。 Device 114 is preferably, but not necessarily, a three-dimensional printing device. In that case, the ejection head is a printing head and the build material formulation is ejected by inkjet technology. This is not necessarily the case, as in some applications additive manufacturing equipment may not need to employ three-dimensional printing techniques. Representative examples of additive manufacturing equipment contemplated in accordance with various exemplary embodiments of the present invention include, but are not limited to, fused additive manufacturing equipment and fused material formulation deposition equipment.

各吐出ヘッドは、任意選択的にかつ好ましくは構築材料配合物リザーバを介して供給され、リザーバは、任意選択的に、温度制御ユニット(例えば温度センサおよび/または加熱装置)および材料レベルセンサを含んでもよい。構築材料配合物を吐出するために、例えば圧電式インクジェット印刷技術の場合のように、吐出ヘッドノズルを介して材料配合物の液滴が選択的に堆積されるように、電圧信号が吐出ヘッドに印加される。各ヘッドの吐出率は、ノズルの個数、ノズルの種類、および印加電圧の信号レート(周波数)に依存する。そのような吐出ヘッドは、立体自由造形の当業者には知られている。 Each dispensing head is optionally and preferably fed via a build material formulation reservoir, which reservoir optionally includes a temperature control unit (e.g. a temperature sensor and/or a heating device) and a material level sensor. But that's fine. To dispense the build material formulation, a voltage signal is applied to the dispensing head such that droplets of the material formulation are selectively deposited through the dispensing head nozzle, such as in piezoelectric inkjet printing technology. applied. The ejection rate of each head depends on the number of nozzles, the type of nozzles, and the signal rate (frequency) of the applied voltage. Such ejection heads are known to those skilled in the art of solid freeform fabrication.

吐出ノズルまたはノズルアレイの総数は、吐出ノズルの半数が支持体材料配合物を吐出するように設計され、かつ吐出ノズルの半数が造形用材料配合物を吐出するように設計され、すなわち造形用材料配合物を噴出するノズルの個数が支持体材料配合物を噴出するノズルの個数と同数になるように、選択されることが好ましいが、必須ではない。図1Aの代表的実施例には4つの吐出ヘッド16a、16b、16c、および16dが示される。ヘッド16a、16b、16c、および16dの各々がノズルアレイを有する。この実施例では、ヘッド16aおよび16bは造形用材料配合物用に設計することができ、ヘッド16cおよび16dは支持体材料配合物用に設計することができる。こうして、ヘッド16aは第1造形用材料配合物を吐出することができ、ヘッド16bは第2造形用材料配合物を吐出することができ、ヘッド16cおよび16dは両方とも支持体材料配合物を吐出することができる。代替的実施形態では、例えばヘッド16cおよび16dは、支持体材料配合物を吐出するための2つのノズルアレイを有する単一のヘッドに組み合わされてよい。 The total number of dispensing nozzles or nozzle arrays is such that half of the dispensing nozzles are designed to dispense the support material formulation and half of the dispensing nozzles are designed to dispense the build material formulation, i.e. Preferably, but not necessarily, the number of nozzles ejecting the formulation is selected to be the same as the number of nozzles ejecting the support material formulation. Four dispensing heads 16a, 16b, 16c, and 16d are shown in the exemplary embodiment of FIG. 1A. Each of heads 16a, 16b, 16c, and 16d has a nozzle array. In this example, heads 16a and 16b can be designed for build material formulations and heads 16c and 16d can be designed for support material formulations. Thus, head 16a may dispense a first build material formulation, head 16b may dispense a second build material formulation, and heads 16c and 16d both dispense a support material formulation. can do. In alternative embodiments, for example heads 16c and 16d may be combined into a single head having two nozzle arrays for dispensing the support material formulation.

それにも関わらず、それは本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、造形用材料配合物吐出ヘッド(造形用ヘッド)の個数および支持体材料配合物吐出ヘッド(支持体用ヘッド)の個数は異なってもよいことを理解されたい。一般的に、造形用ヘッドの個数、支持体用ヘッドの個数、およびそれぞれのヘッドまたはヘッドアレイの各々におけるノズルの個数は、支持体材料配合物の最大吐出率と造形用材料配合物の最大吐出率との間に所定の比率αがもたらされるように選択される。所定の比率αの値は、形成される各層における造形用材料配合物の高さが支持体材料配合物の高さに等しいことを確実にするように選択されることが好ましい。αの典型値は約0.6~約1.5である。 Nevertheless, it is not intended to limit the scope of the invention, and the number of building material formulation dispensing heads (printing heads) and the number of support material formulation dispensing heads (supporting heads). It should be understood that the number may be different. Generally, the number of print heads, the number of support heads, and the number of nozzles in each head or head array are determined by the maximum delivery rate of the support material formulation and the maximum delivery rate of the build material formulation. is selected to provide a predetermined ratio α between the ratio α and the ratio α. Preferably, the value of the predetermined ratio α is selected to ensure that the height of the building material formulation in each layer formed is equal to the height of the support material formulation. Typical values for α are about 0.6 to about 1.5.

例えばα=1の場合、全ての造形用ヘッドおよび支持体用ヘッドが作動しているときに、支持体材料配合物の総吐出率は造形用材料配合物の総吐出率と略同一である。 For example, if α=1, the total delivery rate of the support material formulation is approximately the same as the total delivery rate of the build material formulation when all the printing heads and support heads are operating.

好適な実施形態では、ノズルp個のアレイm個を各々有する造形用ヘッドM個、およびノズルq個のアレイs個を各々有する支持体用ヘッドS個が存在するので、M×m×p=S×s×qとなる。M×m個の造形用アレイおよびS×s個の支持体用アレイの各々は、別個の物理ユニットとして製造することができ、それをアレイ群に組み立てたり、そこから分解したりすることができる。この実施形態では、そのようなアレイの各々は、任意選択的にかつ好ましくは、それ自体の温度制御ユニットおよび材料配合物レベルセンサを含み、かつその動作のために個々に制御された電圧を受け取る。 In a preferred embodiment, there are M building heads each having m arrays of p nozzles and S support heads each having s arrays of q nozzles, so that M×m×p= It becomes S×s×q. Each of the M x m build arrays and the S x s support arrays can be manufactured as separate physical units that can be assembled into arrays and disassembled therefrom. . In this embodiment, each such array optionally and preferably includes its own temperature control unit and material formulation level sensor, and receives an individually controlled voltage for its operation. .

装置114は、凝固装置324をさらに含むことができ、それは、堆積された材料配合物を硬化させる光、熱などを放出するように構成された任意の装置を含むことができる。例えば凝固装置324は、1つ以上の放射源を含むことができ、それは、使用される造形用材料配合物に応じて、例えば紫外線もしくは可視光もしくは赤外線ランプ、または他の電磁放射源、または電子ビーム源とすることができる。本発明の一部の実施形態では、凝固装置324は、造形用材料配合物を硬化または凝固させるように働く。 Apparatus 114 may further include a solidification device 324, which may include any device configured to emit light, heat, etc. that cures the deposited material formulation. For example, the solidification device 324 can include one or more radiation sources, such as ultraviolet or visible or infrared lamps, or other electromagnetic radiation sources, or electronic It can be a beam source. In some embodiments of the invention, solidification device 324 serves to harden or solidify the build material formulation.

本発明の一部の実施形態では、装置114は、一つ以上のファンなどの冷却システム134を含む。 In some embodiments of the invention, device 114 includes a cooling system 134, such as one or more fans.

吐出ヘッドおよび放射源は、作業面として働くトレイ360上を往復運動するように動作することが好ましいフレームまたはブロック128に取り付けられることが好ましい。本発明の一部の実施形態では、放射源は、吐出ヘッドによって吐出されたばかりの材料配合物を少なくとも部分的に硬化または凝固するために、放射源が吐出ヘッドの後に追従するようにブロックに取り付けられる。トレイ360は水平に配置される。一般的な取決めに従って、X‐Y‐Zデカルト座標系はX‐Y面がトレイ360と平行になるように選択される。トレイ360は、垂直方向に(Z方向に沿って)、通常は下方に移動するように構成されることが好ましい。本発明の様々な例示的実施形態では、装置114は、1つ以上のレベリング装置132、例えばローラ326をさらに備える。レベリング装置326は、新たに形成された層の厚さを、その上に次の層が形成される前に矯正し、平準化し、かつ/または確立するように働く。レベリング装置326は、レベリング中に発生した余分な材料配合物を回収するために、廃棄物回収装置136を含むことが好ましい。廃棄物回収装置136は、廃棄物タンクまたは廃棄物カートリッジに材料配合物を送達する何らかの機構を含んでよい。廃棄物回収については後でさらに詳述する。 The dispensing head and radiation source are preferably mounted on a frame or block 128 that preferably operates in reciprocating motion over a tray 360 that serves as a working surface. In some embodiments of the invention, the radiation source is mounted on the block such that the radiation source follows the dispensing head to at least partially cure or solidify the material formulation just dispensed by the dispensing head. It will be done. Tray 360 is arranged horizontally. In accordance with common convention, an XYZ Cartesian coordinate system is selected such that the XY plane is parallel to tray 360. Tray 360 is preferably configured to move vertically (along the Z direction), typically downwardly. In various exemplary embodiments of the invention, device 114 further includes one or more leveling devices 132, such as rollers 326. Leveling device 326 serves to straighten, level, and/or establish the thickness of a newly formed layer before the next layer is formed thereon. Leveling device 326 preferably includes a waste collection device 136 to collect excess material formulation generated during leveling. The waste collection device 136 may include some mechanism for delivering the material formulation to a waste tank or waste cartridge. More details on waste collection will be provided later.

使用中に、ユニット16の吐出ヘッドは、本書ではX方向と呼ぶ走査方向に移動し、それらがトレイ360上を通過する過程で所定の構成に構築材料配合物を選択的に吐出する。構築材料は通常、1種類以上の支持体材料配合物および1種類以上の造形用材料配合物を含む。ユニット16の吐出ヘッドの通過に続いて、放射源126による造形用材料配合物の硬化が行われる。堆積されたばかりの層のためのヘッドの出発点に戻るヘッドの逆方向の通過中に、所定の構成に従って構築材料配合物の追加吐出が実行されてよい。吐出ヘッドの順方向または逆方向の通過中に、こうして形成された層は、レベリング装置の順方向および/または逆方向の移動中に好ましくは吐出ヘッドの経路に従うレベリング装置326によって矯正される。吐出ヘッドがX方向に沿ってそれらの出発点に戻ると、吐出ヘッドは、本書ではY方向と呼ぶ割出し方向に沿って別の位置に移動し、X方向に沿った往復運動によって同じ層を構築し続けてよい。代替的に、吐出ヘッドは、順方向および逆方向の移動の間に、または2回以上の順方向‐逆方向移動の後に、Y方向に移動してよい。単一の層を完成させるために吐出ヘッドによって実行される一連の走査は、本書で単一走査サイクルと呼ばれる。 In use, the dispensing heads of unit 16 move in a scanning direction, referred to herein as the X direction, selectively dispensing the build material formulation in a predetermined configuration as they pass over tray 360. Build materials typically include one or more support material formulations and one or more building material formulations. Following passage through the dispensing head of unit 16, curing of the building material formulation by means of radiation source 126 takes place. During the reverse passage of the head back to the starting point of the head for the just deposited layer, additional ejection of the build material formulation may be performed according to a predetermined configuration. During the forward or reverse passage of the dispensing head, the layer thus formed is straightened by a leveling device 326 which preferably follows the path of the dispensing head during forward and/or reverse movement of the leveling device. When the dispensing heads return to their starting point along the You can keep building. Alternatively, the ejection head may move in the Y direction between forward and reverse movements, or after two or more forward-reverse movements. A series of scans performed by a dispensing head to complete a single layer is referred to herein as a single scan cycle.

層が完成すると、次に印刷される層の所望の厚さに応じて、トレイ360は、Z方向に所定のZレベルまで下降する。この手順は、三次元物体112が層毎に形成されるように繰り返される。 Once a layer is completed, the tray 360 is lowered in the Z direction to a predetermined Z level, depending on the desired thickness of the next printed layer. This procedure is repeated so that the three-dimensional object 112 is formed layer by layer.

別の実施形態では、トレイ360は、層内で、ユニット16の吐出ヘッドの順方向および逆方向の通過の間に、Z方向に変位されてよい。そのようなZ変位は、レベリング装置を1方向に表面と接触させ、かつ他の方向の接触を防止するために実行される。 In another embodiment, the tray 360 may be displaced in the Z direction during forward and reverse passes of the dispensing head of the unit 16 within the layer. Such a Z displacement is performed to bring the leveling device into contact with the surface in one direction and prevent contact in the other direction.

システム110は、任意選択的にかつ好ましくは、構築材料配合物容器またはカートリッジを含みかつ複数の構築材料配合物を製造装置114に供給する構築材料配合物供給システム330を備える。 System 110 optionally and preferably includes a build material formulation supply system 330 that includes a build material formulation container or cartridge and supplies a plurality of build material formulations to manufacturing device 114.

制御ユニット340は、製造装置114および任意選択的にかつ好ましくは供給システム330をも制御する。制御ユニット340は通常、制御動作を実行するように構成された電子回路を含む。制御ユニット340は、コンピュータ物体データ、例えば標準テッセレーション言語(STL)フォーマットなどの形式でコンピュータ可読媒体に表されたCAD構成に基づいて、製作命令に関するデジタルデータを送信するデータプロセッサ154と通信することが好ましい。通常、制御ユニット340は、各吐出ヘッドまたはノズルアレイに印加される電圧、およびそれぞれの印刷ヘッドの構築材料配合物の温度を制御する。 Control unit 340 also controls manufacturing equipment 114 and optionally and preferably feed system 330 . Control unit 340 typically includes electronic circuitry configured to perform control operations. The control unit 340 is in communication with a data processor 154 that transmits digital data relating to fabrication instructions based on computer object data, e.g., a CAD configuration represented on a computer readable medium, such as in Standard Tessellation Language (STL) format. is preferred. Typically, control unit 340 controls the voltage applied to each jetting head or nozzle array and the temperature of the respective printhead's build material formulation.

製造データが制御ユニット340にロードされると、制御ユニットは、ユーザの介入なしに動作することができる。一部の実施形態では、制御ユニット340は、例えばデータプロセッサ154を用いて、あるいはユニット340と通信するユーザインタフェース116を用いて、オペレータから追加の入力を受信する。ユーザインタフェース116は、例えばキーボード、タッチスクリーンなど、しかしそれらに限らず、当業界で公知の任意の種類とすることができる。例えば制御ユニット340は、追加の入力として、1つ以上の構築材料配合物の種類および/または属性、例えば色、特性歪み、および/または転移温度、粘度、電気特性、磁気特性などを受信することができるが、それらに限定されない。他の属性および属性群も考えられる。 Once the manufacturing data is loaded into the control unit 340, the control unit can operate without user intervention. In some embodiments, control unit 340 receives additional input from an operator, such as using data processor 154 or using user interface 116 in communication with unit 340. User interface 116 can be of any type known in the art, including, but not limited to, a keyboard, touch screen, and the like. For example, control unit 340 may receive as additional input the type and/or attributes of one or more build material formulations, such as color, property distortion, and/or transition temperature, viscosity, electrical properties, magnetic properties, etc. but not limited to. Other attributes and attribute groups are also possible.

本発明の一部の実施形態に係る物体のAMに適したシステム10の別の代表的かつ非限定的実施例を図1B~図1Dに示す。図1B~図1Dは、システム10の上面図(図1B)、側面図(図1C)、および等角図(図1D)を示す。 Another representative, non-limiting example of a system 10 suitable for AM of objects according to some embodiments of the invention is shown in FIGS. 1B-1D. 1B-1D illustrate a top view (FIG. 1B), a side view (FIG. 1C), and an isometric view (FIG. 1D) of system 10.

本実施形態では、システム10は、トレイ12と、各々が複数の分離したノズルを有する複数のインクジェット印刷ヘッド16とを備える。トレイ12は、円板の形状を有することができ、あるいは環状とすることができる。垂直軸線を中心に回転することができることを前提として、非円形の形状も考えられる。 In this embodiment, system 10 includes a tray 12 and a plurality of inkjet printheads 16, each having a plurality of separate nozzles. Tray 12 may have the shape of a disc or may be annular. Non-circular shapes are also contemplated, provided they can be rotated about a vertical axis.

トレイ12およびヘッド16は、任意選択的にかつ好ましくは、トレイ12とヘッド16との間の相対的回転運動ができるように取り付けられる。これは、(i)トレイ12がヘッド16に対して垂直軸線14を中心に回転するようにトレイを構成することによって、(ii)ヘッド16がトレイ12に対して垂直軸線14を中心に回転するようにヘッドを構成することによって、または(iii)トレイ12およびヘッド16の両方が垂直軸線14を中心に、しかし異なる回転速度で回転(例えば逆方向に回転)するように構成することによって、達成することができる。以下の実施形態は、トレイが、ヘッド16に対して垂直軸線14を中心に回転するように構成された回転トレイである構成(i)を特に重点的に記載するが、本願は構成(ii)および(iii)をも企図していることを理解されたい。本書に記載する実施形態はいずれも、構成(ii)および(iii)のいずれかに適用できるように調整することができ、本書に記載する詳細を前提として、そのような調整をどのように行うかが当業者には分かるであろう。 Tray 12 and head 16 are optionally and preferably mounted to allow relative rotational movement between tray 12 and head 16. This is achieved by: (i) configuring the tray so that the tray 12 rotates about the vertical axis 14 relative to the head 16; and (ii) the head 16 rotates about the vertical axis 14 relative to the tray 12. or (iii) by configuring both tray 12 and head 16 to rotate about vertical axis 14 but at different rotational speeds (e.g., in opposite directions). can do. While the following embodiments will particularly focus on configuration (i) in which the tray is a rotating tray configured to rotate about the vertical axis 14 with respect to the head 16, this application will focus on configuration (ii). It should be understood that (iii) and (iii) are also contemplated. Any of the embodiments described herein can be adjusted to apply to any of configurations (ii) and (iii), and given the details described herein, how such adjustments are made. Those skilled in the art will understand.

以下の説明では、トレイ12と平行で軸線14から外向きの方向を半径方向rと呼び、トレイ12と平行で半径方向rに垂直な方向をここでは方位角方向φと呼び、トレイ12に直角な方向をここでは垂直方向zと呼ぶ。 In the following description, the direction parallel to the tray 12 and outward from the axis 14 will be referred to as the radial direction r, and the direction parallel to the tray 12 and perpendicular to the radial direction r will be referred to here as the azimuthal direction φ, which is perpendicular to the tray 12. This direction is called the vertical direction z here.

本書で使用する用語「半径方向位置」とは、軸線14から特定の距離にあるトレイ12上またはトレイ12より上の位置を指す。この用語が印刷ヘッドに関連して使用される場合、この用語は、軸線14から特定の距離にあるヘッドの位置を指す。この用語がトレイ12上の点に関連して使用される場合、この用語は、半径が軸線14から特定の距離にあってその中心が軸線14にある円を描く点の軌跡に属する任意の点に対応する。 As used herein, the term "radial position" refers to a position on or above tray 12 that is a particular distance from axis 14. When the term is used in connection with a print head, it refers to the position of the head at a particular distance from axis 14. When the term is used in reference to a point on the tray 12, the term refers to any point belonging to the locus of points that describes a circle whose radius is at a certain distance from the axis 14 and whose center is on the axis 14. corresponds to

本書で使用する用語「方位角位置」は、所定の基準点に対して特定の方位角にあるトレイ12上またはトレイ12より上の位置を指す。したがって、半径方向位置は、基準点に対して特定の方位角を形成する直線を描く点の軌跡に属する任意の点を指す。 As used herein, the term "azimuthal position" refers to a position on or above tray 12 that is at a particular azimuth angle relative to a predetermined reference point. Therefore, a radial position refers to any point belonging to the locus of points that describe a straight line forming a particular azimuth angle with respect to a reference point.

本書で使用する用語「垂直位置」は、特定の点で垂直軸線14と交差する面全体の位置を指す。 As used herein, the term "vertical position" refers to the position across a plane that intersects the vertical axis 14 at a particular point.

トレイ12は、三次元印刷のための支持体構造として働く。1つ以上の物体が印刷される作業領域は通常、トレイ12の総面積より小さいが、必ずしもそうである必要はない。本発明の一部の実施形態では、作業領域は、環状である。作業領域は、符号26で示される。本発明の一部の実施形態では、トレイ12は、物体の形成中ずっと、同一方向に連続的に回転し、本発明の一部の実施形態では、トレイは、物体の形成中に少なくとも1回(例えば振動するように)回転方向を逆転する。トレイ12は、任意選択的にかつ好ましくは取外し可能である。トレイ12の取外しは、システム10の保守のために、あるいは希望する場合には、新しい物体を印刷する前にトレイを交換するために、行うことができる。本発明の一部の実施形態では、システム10には1つ以上の異なる交換トレイ(例えば交換トレイのキット)が提供され、2つ以上のトレイが異なる種類の物体(例えば異なる重量)、異なる動作モード(例えば異なる回転速度)等のために設計される。トレイ12の交換は希望通り手動または自動にすることができる。自動交換が採用された場合、システム10は、トレイ12をヘッド16の下にあるその位置から取り外して、それを交換トレイ(図示せず)と交換するように構成されたトレイ交換装置36を含む。図1Bの代表図では、トレイ交換装置36は、トレイ12を引っ張るように構成された可動アーム40を持つドライブ38として示されるが、他の種類のトレイ交換装置も考えられる。 Tray 12 serves as a support structure for three-dimensional printing. The work area in which one or more objects are printed is typically smaller than the total area of tray 12, but this need not be the case. In some embodiments of the invention, the working area is annular. The work area is indicated at 26. In some embodiments of the invention, the tray 12 rotates continuously in the same direction throughout the formation of the object, and in some embodiments of the invention, the tray 12 rotates at least once during the formation of the object. Reverse the direction of rotation (e.g. to vibrate). Tray 12 is optionally and preferably removable. Removal of the tray 12 may be performed for maintenance of the system 10 or, if desired, to replace the tray before printing a new object. In some embodiments of the invention, system 10 is provided with one or more different exchange trays (e.g., a kit of exchange trays), where the two or more trays have different types of objects (e.g., different weights), different movements. modes (e.g. different rotational speeds) etc. Tray 12 replacement can be manual or automatic as desired. If automatic exchange is employed, system 10 includes a tray exchanger 36 configured to remove tray 12 from its position beneath head 16 and replace it with a replacement tray (not shown). . In the representative view of FIG. 1B, the tray changer 36 is shown as a drive 38 with a movable arm 40 configured to pull the tray 12, although other types of tray changers are also contemplated.

印刷ヘッド16の例示的実施形態を図2A~図2Cに示す。これらの実施形態は、システム110およびシステム10を含め、それらに限らず、上述したAMシステムのいずれかに採用することができる。 An exemplary embodiment of printhead 16 is shown in FIGS. 2A-2C. These embodiments may be employed in any of the AM systems described above, including, but not limited to, system 110 and system 10.

図2A~図2Bは、1つ(図2A)および2つ(図2B)のノズルアレイ22を持つ印刷ヘッド16を示す。アレイにおけるノズルは直線に沿って線状に並ぶことが好ましい。特定の印刷ヘッドが2つ以上のリニア・ノズル・アレイを有する実施形態では、ノズルアレイは、任意選択的にかつ好ましくは、相互に平行にすることができる。 2A-2B show printheads 16 with one (FIG. 2A) and two (FIG. 2B) nozzle arrays 22. FIG. Preferably, the nozzles in the array are arranged linearly along a straight line. In embodiments where a particular printhead has more than one linear nozzle array, the nozzle arrays may optionally and preferably be parallel to each other.

システム110と同様のシステムが使用される場合、全ての印刷ヘッド16は、任意選択的にかつ好ましくは、走査方向に沿ったそれらの位置が互いにずらされ、割出し方向に沿って向き付けられる。 If a system similar to system 110 is used, all print heads 16 are optionally and preferably offset from each other in their position along the scanning direction and oriented along the indexing direction.

システム10と同様のシステムが使用される場合、全ての印刷ヘッド16は、任意選択的にかつ好ましくは、それらの方位角位置が互いにずらされ、放射状に(放射方向と平行に)向き付けられる。したがって、これらの実施形態では、異なる印刷ヘッドのノズルアレイは互いに平行ではなく、むしろ互いに角度を成しており、その角度はそれぞれのヘッド間の方位角のずれに略等しい。例えば1つのヘッドは放射状に向き付け、かつ方位角位置φに配置することができ、別のヘッドは放射状に向き付け、かつ方位角位置φに配置することができる。この実施例では、2つのヘッド間の方位角のずれはφ-φであり、2つのヘッドのリニア・ノズル・アレイ間の角度もまたφ-φである。 If a system similar to system 10 is used, all print heads 16 are optionally and preferably offset in their azimuthal positions from each other and oriented radially (parallel to the radial direction). Thus, in these embodiments, the nozzle arrays of the different print heads are not parallel to each other, but rather are at an angle to each other, with the angle approximately equal to the azimuthal offset between the respective heads. For example, one head may be radially oriented and placed at an azimuthal position φ 1 , and another head may be radially oriented and placed at an azimuthal position φ 2 . In this example, the azimuth offset between the two heads is φ 12 and the angle between the linear nozzle arrays of the two heads is also φ 12 .

一部の実施形態では、2つ以上の印刷ヘッドを組み立てて、1ブロックの印刷ヘッドにすることができる。その場合、そのブロックの印刷ヘッドは一般的に、互いに平行である。幾つかのインクジェット印刷ヘッド16a、16b、16cを含むブロックが図2Cに示される。 In some embodiments, two or more printheads can be assembled into a block of printheads. In that case, the printheads of that block are generally parallel to each other. A block containing several inkjet printheads 16a, 16b, 16c is shown in Figure 2C.

一部の実施形態では、システム10は、トレイ12が支持体構造30とヘッド16との間にくるように、ヘッド16の下に位置する支持体構造30を含む。支持体構造30は、インクジェット印刷ヘッド16が作動している間発生することのあるトレイ12の振動を防止または低減するように働く。印刷ヘッド16が軸線14を中心に回転する構成では、支持体構造30が常にヘッド16の真下にくるように(トレイ12と共にヘッド16とトレイ12の間で)支持体構造30も回転することが好ましい。 In some embodiments, system 10 includes a support structure 30 positioned below head 16 such that tray 12 is between support structure 30 and head 16. Support structure 30 serves to prevent or reduce vibrations of tray 12 that may occur during operation of inkjet printhead 16. In configurations in which print head 16 rotates about axis 14, support structure 30 may also rotate (with tray 12 between head 16 and tray 12) such that support structure 30 is always directly beneath head 16. preferable.

トレイ12および/または印刷ヘッド16は、任意選択的にかつ好ましくは、トレイ12と印刷ヘッド16との間の垂直距離が変動するように垂直方向zに沿って垂直軸線14と平行に移動するように構成される。トレイ12を垂直方向に沿って移動させることによって垂直距離が変動する構成では、支持体構造30もトレイ12と共に垂直方向に移動することが好ましい。トレイ12の垂直位置は固定されたままで、垂直距離がヘッド16によって垂直方向に沿って変動する構成では、支持体構造30もまた固定垂直位置に維持される。 Tray 12 and/or print head 16 are optionally and preferably moved parallel to vertical axis 14 along vertical direction z such that the vertical distance between tray 12 and print head 16 varies. It is composed of In configurations where the vertical distance is varied by moving the tray 12 along the vertical direction, it is preferred that the support structure 30 also move vertically with the tray 12. In configurations where the vertical position of the tray 12 remains fixed and the vertical distance is varied along the vertical direction by the head 16, the support structure 30 is also maintained at a fixed vertical position.

垂直移動は、垂直ドライブ28によって確立することができる。ある層が完成すると、次に印刷される層の所望の厚さに応じて所定の垂直間隔だけ、トレイ12とヘッド16との間の垂直距離を増大させることができる(例えばヘッド16に対してトレイ12を下降させる)。この手順は、三次元物体112が層毎に形成されるように繰り返される。 Vertical movement can be established by a vertical drive 28. Once a layer is completed, the vertical distance between tray 12 and head 16 can be increased by a predetermined vertical spacing depending on the desired thickness of the next printed layer (e.g., (lower the tray 12). This procedure is repeated so that the three-dimensional object 112 is formed layer by layer.

インクジェット印刷ヘッド16の向き、および任意選択的にかつ好ましくは、システム10の1つ以上の他の構成部品の向き、例えばトレイ12の移動の向きも、コントローラ20によって制御される。コントローラは、電子回路および回路によって読出し可能な不揮発性記憶媒体を有することができ、記憶媒体は、回路によって読み出されたときに、以下でさらに詳述するように制御動作を回路に実行させるプログラム命令を格納する。 The orientation of inkjet printhead 16 and, optionally and preferably, the orientation of one or more other components of system 10, such as the orientation of movement of tray 12, is also controlled by controller 20. The controller can have an electronic circuit and a non-volatile storage medium readable by the circuit, the storage medium containing a program that, when read by the circuit, causes the circuit to perform control operations as further detailed below. Store instructions.

コントローラ20はまた、例えば標準テッセレーション言語(STL)またはステレオリソグラフィ輪郭(SLC)フォーマット、仮想現実モデリング言語(VRML)、付加製造ファイル(AMF)フォーマット、図面交換フォーマット(DXF)、ポリゴン・ファイル・フォーマット(PLY)、またはコンピュータ支援設計(CAD)に適したいずれかの他のフォーマットの形のコンピュータ物体データに基づいて、製作命令に関するデジタルデータを送信するホストコンピュータ24と通信することもできる。物体データフォーマットは一般的に、デカルト座標系に従って構成される。このような場合、コンピュータ24は、コンピュータ物体データにおける各スライスの座標をデカルト座標系から極座標系に変換するための手順を実行することが好ましい。コンピュータ24は、任意選択的にかつ好ましくは、変換された座標系で製作命令を送信する。代替的に、コンピュータ24は、コンピュータ物体データによって提供された元の座標系で、製作命令を送信することができ、その場合、座標の変換はコントローラ20の回路によって実行される。 The controller 20 also supports, for example, standard tessellation language (STL) or stereolithography contour (SLC) formats, virtual reality modeling language (VRML), additive manufacturing file (AMF) formats, drawing exchange formats (DXF), polygon file formats. The host computer 24 may also communicate with the host computer 24 to transmit digital data relating to fabrication instructions based on computer object data in the form of (PLY) or any other format suitable for computer aided design (CAD). Object data formats are generally organized according to a Cartesian coordinate system. In such a case, computer 24 preferably performs a procedure to convert the coordinates of each slice in the computer object data from a Cartesian coordinate system to a polar coordinate system. Computer 24 optionally and preferably transmits fabrication instructions in a transformed coordinate system. Alternatively, the computer 24 can send the fabrication instructions in the original coordinate system provided by the computer object data, in which case the transformation of the coordinates is performed by the circuitry of the controller 20.

座標の変換は、回転トレイ上の三次元印刷を可能にする。従来の三次元印刷では、印刷ヘッドは、静止トレイ上を直線に沿って往復運動する。そのような従来のシステムでは、ヘッドの吐出率が均一であることを前提として、印刷解像度はトレイ上のどの点でも同じである。従来の三次元印刷とは異なり、ヘッド点の全てのノズルが同時にトレイ12全体で同一距離をカバーするわけではない。座標の変換は、任意選択的にかつ好ましくは、異なる半径方向位置における過剰な材料配合物の均等な量が確保されるように実行される。本発明の一部の実施形態に係る座標変換の代表的実施例が、物体の3つのスライスを示す図3A~図3Bに提示される(各スライスは物体の異なる層の製作命令に対応する)。図3Aは、スライスをデカルト座標系で示し、図3Bは、座標変換手順がそれぞれのスライスに適用された後の同じスライスを示す。 Transformation of coordinates allows three-dimensional printing on rotating trays. In conventional three-dimensional printing, the print head reciprocates along a straight line over a stationary tray. In such conventional systems, the print resolution is the same at any point on the tray, assuming uniform head firing rates. Unlike conventional three-dimensional printing, not all nozzles at a head point cover the same distance across tray 12 at the same time. A transformation of the coordinates is optionally and preferably performed to ensure equal amounts of excess material formulation at different radial positions. Representative examples of coordinate transformations according to some embodiments of the invention are presented in FIGS. 3A-3B showing three slices of an object (each slice corresponding to a fabrication order for a different layer of the object). . FIG. 3A shows the slices in a Cartesian coordinate system, and FIG. 3B shows the same slices after a coordinate transformation procedure has been applied to each slice.

通常、コントローラ20は、製作命令に基づき、かつ下述する格納されたプログラム命令に基づいて、システム10のそれぞれの構成部品に印加される電圧を制御する。 Typically, controller 20 controls the voltages applied to each component of system 10 based on fabrication instructions and based on stored program instructions described below.

一般的に、コントローラ20は、トレイ12の回転中に、トレイ12上で三次元物体を印刷するために構築材料配合物の液滴を層状に吐出するように、印刷ヘッド16を制御する。 Generally, controller 20 controls print head 16 to eject droplets of build material formulation in layers to print a three-dimensional object on tray 12 during rotation of tray 12 .

システム10は、任意選択的にかつ好ましくは、1つ以上の放射源18を備え、それは、使用する造形用材料配合物に応じて、例えば紫外線もしくは可視光もしくは赤外線ランプ、または他の電磁放射源、または電子ビーム源とすることができる。放射源は、発光ダイオード(LED)、デジタル・ライト・プロセシング(DLP)システム、抵抗ランプ等をはじめ、それらに限らず、任意の種類の放射線放出素子を含むことができる。放射源18は、造形用材料配合物を硬化または凝固させるように働く。本発明の様々な例示的実施形態では、放射源18の動作はコントローラ20によって制御され、それは、放射源18を作動させたり停止させたりすることができ、かつ任意選択的に放射源18によって発生する放射線の量も制御することができる。 System 10 optionally and preferably comprises one or more radiation sources 18, depending on the build material formulation used, for example ultraviolet or visible or infrared lamps, or other electromagnetic radiation sources. , or an electron beam source. The radiation source can include any type of radiation emitting device, including, but not limited to, light emitting diodes (LEDs), digital light processing (DLP) systems, resistive lamps, and the like. Radiation source 18 serves to harden or solidify the build material formulation. In various exemplary embodiments of the invention, the operation of radiation source 18 is controlled by controller 20, which can activate and deactivate radiation source 18, and optionally generate The amount of radiation used can also be controlled.

本発明の一部の実施形態では、システム10は、ローラまたはブレードとして製造することのできる1つ以上のレベリング装置32をさらに備える。レベリング装置32は、新たに形成された層を、次の層がその上に形成される前に矯正するのに役立つ。一部の実施形態では、レベリング装置32は、円錐ローラの形状を有し、その対称軸線34がトレイ12の表面に対して傾斜し、かつその表面がトレイの表面と平行になるように配置される。この実施形態をシステム10の側面図に示す(図1C)。 In some embodiments of the invention, system 10 further comprises one or more leveling devices 32, which can be manufactured as rollers or blades. The leveling device 32 serves to straighten the newly formed layer before the next layer is formed thereon. In some embodiments, the leveling device 32 has the shape of a conical roller and is arranged such that its axis of symmetry 34 is inclined to the surface of the tray 12 and its surface is parallel to the surface of the tray. Ru. This embodiment is shown in a side view of system 10 (FIG. 1C).

円錐ローラは、円錐または円錐台の形状を有することができる。 The conical roller can have the shape of a cone or a truncated cone.

円錐ローラの開き角は、その軸線34に沿った任意の位置における円錐の半径と、その位置と軸線14との間の距離との比率が一定になるように選択されることが好ましい。ローラが回転する間、ローラの表面上の点pはどれも、点pの鉛直下方に位置する点のトレイの線速度に比例する(例えば同一の)線速度を有するので、この実施形態は、ローラ32が層を効率的に平準化することを可能にする。一部の実施形態では、ローラは高さh、軸線14から最も近い距離位置における半径R、および軸線14から最も遠い距離位置における半径Rを有する円錐台の形状を有する。ここでパラメータh、R、およびRは、R/R=(R-h)/hの関係を満たし、ここでRは軸線14からのローラの最遠距離である(例えばRはトレイ12の半径とすることができる)。 The opening angle of the conical roller is preferably selected such that the ratio of the radius of the cone at any position along its axis 34 to the distance between that position and the axis 14 is constant. Since, while the roller rotates, every point p on the surface of the roller has a linear velocity that is proportional to (e.g., the same) the linear velocity of the tray at the point located vertically below point p, this embodiment Roller 32 allows for efficient leveling of the layers. In some embodiments, the roller has a truncated conical shape having a height h, a radius R 1 at the closest distance from the axis 14, and a radius R 2 at the farthest distance from the axis 14. Here the parameters h, R 1 and R 2 satisfy the relationship R 1 /R 2 = (R-h)/h, where R is the furthest distance of the roller from the axis 14 (e.g. R is (can be the radius of tray 12).

レベリング装置32の動作は、任意選択的にかつ好ましくは、コントローラ20によって制御される。コントローラは、レベリング装置32を作動させたり停止させたりすることができ、かつ任意選択的に、垂直方向(軸線14と平行)に沿ったその位置、および/または放射方向(トレイ12と平行に、軸線14に近づくかまたはそれから離れる方向)に沿ったその位置をも制御することができる。 Operation of leveling device 32 is optionally and preferably controlled by controller 20. The controller can activate and deactivate the leveling device 32 and optionally adjust its position along the vertical direction (parallel to the axis 14) and/or in the radial direction (parallel to the tray 12). Its position along the axis 14 (toward or away from axis 14) can also be controlled.

本発明の一部の実施形態では、システム10は、一つ以上のファンなどの冷却システム(図示せず、図1A参照)を含む。 In some embodiments of the invention, system 10 includes a cooling system (not shown, see FIG. 1A), such as one or more fans.

本発明の一部の実施形態では、印刷ヘッド16は、径方向rに沿ってトレイに対して往復運動するように構成される。これらの実施形態は、ヘッド16のノズルアレイ22の長さがトレイ12上の作業領域26の径方向に沿った幅より短いときに、有用である。径方向に沿ったヘッド16の運動は、任意選択的にかつ好ましくはコントローラ20によって制御される。 In some embodiments of the invention, print head 16 is configured to reciprocate relative to the tray along radial direction r. These embodiments are useful when the length of the nozzle array 22 of the head 16 is less than the radial width of the working area 26 on the tray 12. Movement of the head 16 along the radial direction is optionally and preferably controlled by a controller 20.

一部の実施形態は、異なる吐出ヘッドから異なる材料配合物を吐出することによって物体を製作することを企図している。これらの実施形態は、とりわけ、所与の数の材料配合物から材料配合物を選択し、かつ選択された材料配合物およびそれらの性質の所望の組合せを画定する能力を提供する。本実施形態によれば、異なる材料配合物による異なる三次元空間位置の占有を達成するか、あるいは2つ以上の異なる材料配合物による略同一の三次元位置または隣接する三次元位置の占有を達成するように、層における各材料配合物の堆積の空間位置が画定され、層内の材料配合物の堆積後の空間的組合せが可能になり、それによってそれぞれの位置(単数または複数)で複合材料配合物を形成することが可能になる。 Some embodiments contemplate fabricating objects by dispensing different material formulations from different dispensing heads. These embodiments provide, among other things, the ability to select material formulations from a given number of material formulations and define desired combinations of selected material formulations and their properties. According to this embodiment, achieving the occupation of different three-dimensional spatial positions by different material formulations, or achieving the occupation of substantially the same three-dimensional position or adjacent three-dimensional positions by two or more different material formulations. The spatial location of the deposition of each material formulation in the layer is defined such that the post-depositional spatial combination of the material formulations within the layer is thereby defined, thereby allowing the composite material to be deposited at each location(s). It becomes possible to form a blend.

造形用材料配合物の任意の堆積後の組合せまたは混合が企図される。例えば特定の材料配合物が吐出された後、それはその元の性質を維持することができる。しかし、別の造形用材料配合物または他の吐出材料配合物と同時に、同じ位置あるいは近傍位置で吐出された場合、吐出された材料配合物とは異なる性質を有する複合材料配合物が形成される。 Any post-deposition combination or mixing of the build material formulations is contemplated. For example, after a particular material formulation is dispensed, it can maintain its original properties. However, when dispensed at the same time, at the same location, or in close proximity to another build material blend or other dispensed material blends, a composite material blend is formed that has different properties than the dispensed material blend. .

こうして本実施形態は、広範囲の材料配合物の組合せの堆積を可能にし、かつ物体の各部分を特徴付けるために望ましい特性に応じて、物体の異なる部分を複数の異なる材料配合物の組合せから構成することのできる物体の製作を可能にする。 This embodiment thus allows the deposition of a wide range of combinations of material formulations and allows different parts of the object to be constructed from combinations of different material formulations, depending on the properties desired to characterize each part of the object. It makes it possible to create objects that can be used.

本実施形態に適したAMシステムの原理および動作のさらなる詳細は米国公開出願第20100191360号に見られ、その内容を参照によって本書に援用する。 Further details of the principles and operation of an AM system suitable for this embodiment can be found in US Published Application No. 20100191360, the contents of which are incorporated herein by reference.

図4は、本発明の一部の実施形態による例示的な方法を記載するフローチャートを与える。 FIG. 4 provides a flowchart describing an exemplary method according to some embodiments of the invention.

他に規定されない限り、以下に記載される操作は、多くの実施の組み合わせ又は順序で同時に又は連続して実施されることができることが理解されるべきである。特に、フローチャート図の順序は、限定として考えられるべきではない。例えば、特定の順序でフローチャート図に又は以下の記載に現われる二つ以上の操作は、異なる順序で(例えば逆の順序で)又は実質的に同時に実施されることができる。さらに、以下に記載される複数の操作は、任意であり、実施されなくてもよい。 Unless otherwise specified, it should be understood that the operations described below can be performed simultaneously or sequentially in many implementation combinations or orders. In particular, the order of flowchart illustrations should not be considered limiting. For example, two or more operations that appear in a flowchart illustration or in the description below in a particular order can be performed in a different order (eg, in reverse order) or substantially simultaneously. Furthermore, several operations described below are optional and may not be performed.

本実施形態の方法を実施するコンピュータープログラムは、一般にフロッピーディスク、CD-ROM、フラッシュメモリー装置、及び携帯可能なハードドライブのような限定されない配布媒体でユーザーに配布されることができる。配布媒体から、コンピュータープログラムは、ハードディスク又は同様の中間記憶媒体にコピーされることができる。コンピュータープログラムは、コンピューター指示をそれらの配布媒体又はそれらの中間記憶媒体から本発明の方法に従ってコンピューターを作動するように構成するコンピューターの実施記憶装置にロードすることによって実行されることができる。全てのこれらの操作は、コンピューターシステムの分野の熟練者に周知である。 Computer programs implementing the methods of the present embodiments can generally be distributed to users on distribution media such as, but not limited to, floppy disks, CD-ROMs, flash memory devices, and portable hard drives. From the distribution medium, the computer program can be copied to a hard disk or similar intermediate storage medium. Computer programs can be executed by loading computer instructions from their distribution medium or their intermediate storage medium into an implemented storage device of a computer that configures the computer to operate according to the methods of the invention. All these operations are well known to those skilled in the art of computer systems.

本実施形態のコンピューター実施される方法は、多くの形態で実現されることができる。例えば、それは、方法操作を実施するためのコンピューターのような有形的表現媒体で実現されることができる。それは、方法操作を実施するためのコンピューター可読指示を含む、コンピューター可読媒体で実現されることができる。それは、コンピュータープログラムを有形的表現媒体に実行させたり、又は指示をコンピューター可読媒体に実施させたりするように配置されたデジタルコンピューター能力を有する電子装置で実現されることもできる。 The computer-implemented method of this embodiment can be implemented in many forms. For example, it can be implemented in a tangible medium such as a computer for performing the method operations. It can be implemented in a computer-readable medium that includes computer-readable instructions for performing the method operations. It may also be implemented on an electronic device having digital computer capability arranged to cause a computer program to be executed on a tangible representation medium or to cause instructions to be executed on a computer readable medium.

方法は、200で開始し、任意選択的にかつ好ましくは201に続き、そこで上述のフォーマットのいずれかのコンピューター物体データが得られる。コンピューター物体データを得るための例示的な技術は、図18A及び18Bを参照して以下に記載される。 The method begins at 200 and optionally and preferably continues to 201, where computer object data in any of the formats described above is obtained. An exemplary technique for obtaining computer object data is described below with reference to FIGS. 18A and 18B.

方法は、202に続き、そこで本明細書に記載されるような未硬化の構築材料(例えば本明細書に記載されるような一種以上の軟らかい造形用材料配合物、任意選択的に本明細書に記載されるような一種以上のエラストマー硬化性配合物、及び任意選択的に支持体材料配合物)の液滴は、コンピューター物体データ(例えば印刷データ)に従って、かつ本明細書に記載されるように、システム110又はシステム10(これらに限定されない)のようなAMシステムを任意選択的にかつ好ましくは使用して、受容媒体上に層状に吐出される。吐出202は、任意選択的にかつ好ましくは少なくとも二つの異なるマルチノズルインクジェット印刷ヘッドによって行なわれる。受容媒体は、本明細書に記載されるようにAMシステムのトレイ(例えばトレイ360又は12)、又は前に堆積された層であることができる。 The method continues at 202, where an uncured build material as described herein (e.g., one or more soft build material formulations as described herein, optionally as described herein) droplets of one or more elastomeric curable formulations, and optionally support material formulations, as described in 1. and layered onto a receiving medium, optionally and preferably using an AM system such as, but not limited to, system 110 or system 10. Dispensing 202 is optionally and preferably performed by at least two different multi-nozzle inkjet printheads. The receiving medium can be a tray (eg, tray 360 or 12) of an AM system as described herein, or a previously deposited layer.

液滴は、任意選択的にかつ好ましくは、本明細書に規定されるような身体構造の形状、又はその形状に似た形状を持つ物体のスライスに対応する構成パターンで吐出される。 The droplets are optionally and preferably ejected in a configuration pattern corresponding to a slice of an object having the shape of, or similar to, the shape of a body structure as defined herein.

本発明の一部の実施形態では、吐出202は、周囲環境下で実施される。 In some embodiments of the invention, ejection 202 is performed under ambient conditions.

任意選択的に、未硬化の構築材料、又はその一部(例えば構築材料の一種以上の配合物)は、吐出される前に加熱される。これらの実施形態は、3Dインクジェット印刷システムの作業室の操作温度で相対的に高い粘度を有する未硬化の構築材料配合物のために特に有用である。配合物の加熱は、3Dインクジェット印刷システムの印刷ヘッドのノズルを通してそれぞれの配合物を噴射することを可能にする温度にすることが好ましい。本発明の一部の実施形態では、加熱は、それぞれの配合物がXセンチポアズ以下の粘度を示す温度にする。ここでXは、約30センチポアズ、好ましくは約25センチポアズ、より好ましくは約20センチポアズ、又は18センチポアズ、又は16センチポアズ、又は14センチポアズ、又は12センチポアズ、又は10センチポアズ、又はさらにそれより低い。 Optionally, the uncured build material, or a portion thereof (eg, one or more formulations of build material), is heated before being dispensed. These embodiments are particularly useful for uncured build material formulations that have relatively high viscosities at the operating temperatures of the 3D inkjet printing system work chamber. Preferably, the formulations are heated to a temperature that allows the respective formulation to be jetted through the nozzles of the print head of the 3D inkjet printing system. In some embodiments of the invention, the heating is to a temperature at which the respective formulation exhibits a viscosity of X centipoise or less. where X is about 30 centipoise, preferably about 25 centipoise, more preferably about 20 centipoise, or 18 centipoise, or 16 centipoise, or 14 centipoise, or 12 centipoise, or 10 centipoise, or even lower.

加熱は、AM(例えば3Dインクジェット印刷)システムの印刷ヘッドへのそれぞれの配合物の充填前、又は配合物が印刷ヘッド中にある間、又は組成物が印刷ヘッドのノズルを通過する間に実施されることができる。 The heating is performed before filling the respective formulation into the print head of an AM (e.g. 3D inkjet printing) system, or while the formulation is in the print head, or while the composition passes through the nozzles of the print head. can be done.

一部の実施形態では、加熱は、配合物の粘度が高すぎる場合に配合物による吐出(例えばインクジェット印刷)ヘッドの詰まりを避けるように、吐出(例えばインクジェット印刷)ヘッド中へのそれぞれの配合物の充填前に実施される。 In some embodiments, the heating is applied to each formulation into the ejection (e.g., inkjet printing) head to avoid clogging of the ejection (e.g., inkjet printing) head with the formulation if the viscosity of the formulation is too high. carried out before filling.

一部の実施形態では、加熱は、少なくとも吐出(例えばインクジェット印刷)ヘッドのノズルを造形用材料配合物が通過する間、吐出(例えばインクジェット印刷)ヘッドを加熱することによって実施される。 In some embodiments, the heating is performed by heating the ejection (e.g., inkjet printing) head at least while the building material formulation passes through the nozzles of the ejection (e.g., inkjet printing) head.

いったん未硬化の構築材料がコンピューター物体データ(例えば印刷データ)に従って受容媒体上に吐出されたら、方法は、任意選択的にかつ好ましくは203に続き、そこで硬化条件(例えば硬化エネルギー)が、例えば本明細書に記載されるような放射線源によって堆積された層に付与される。好ましくは、硬化条件は、層の堆積後及び前の層の堆積前に各個々の層に付与される。 Once the uncured build material has been dispensed onto the receiving medium according to the computer object data (e.g. print data), the method optionally and preferably continues at 203 where the curing conditions (e.g. curing energy) are adjusted, e.g. applied to the deposited layer by a radiation source as described herein. Preferably, curing conditions are applied to each individual layer after deposition of the layer and before deposition of the previous layer.

一部の実施形態では、硬化条件の付与は、本明細書に記載されるように、ほぼ乾燥した不活性環境下で実施される。 In some embodiments, the application of curing conditions is performed under a substantially dry, inert environment, as described herein.

方法は、204で終了する。 The method ends at 204.

一部の実施形態では、方法は、それぞれの実施形態のいずれか及びそのいずれかの組み合わせにおいて本明細書に記載されるような例示的なシステムを使用して実施される。 In some embodiments, the method is practiced using an exemplary system as described herein in any of the respective embodiments and any combination thereof.

造形用材料配合物は、固体自由形状製作装置の特定の容器もしくはカートリッジ、又は装置の異なる容器から堆積された造形用材料配合物の組み合わせに含まれることができる。 The build material formulations can be contained in a particular container or cartridge of the solid freeform fabrication device, or in a combination of build material formulations deposited from different containers of the device.

一部の実施形態では、少なくとも一つ、又は少なくとも二つもしくは三つ(例えば少なくとも10、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも80、またはそれより多く)、又は全ての層は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されるように、単一の軟らかい造形用材料配合物の202におけるような液滴の吐出によって形成される。 In some embodiments, at least one, or at least two or three (e.g., at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, at least 80, or more), or all The layer is formed by ejection of a droplet, such as in a single soft build material formulation 202, as described herein in any of the respective embodiments.

一部の実施形態では、少なくとも一つ、又は少なくとも二つもしくは三つ(例えば少なくとも10、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも80、またはそれより多く)、又は全ての層は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されるように、二種以上の造形用材料配合物(各々が異なる吐出(例えばインクジェット印刷)ヘッドからのもの)の202におけるような液滴の吐出によって形成される。 In some embodiments, at least one, or at least two or three (e.g., at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, at least 80, or more), or all The layers may include two or more build material formulations, each from a different ejection (e.g., inkjet printing) head, as in 202, as described herein in any of the respective embodiments. It is formed by ejecting droplets.

これらの実施形態は、特に所定数の材料から材料を選択し、選択された材料の希望の組み合わせ及びそれらの特性を規定する能力を与える。本実施形態によれば、層での各材料の堆積の空間位置は、異なる材料による異なる三次元空間位置の占有を実施するか、又は二種以上の異なる材料による実質的に同じ三次元位置又は隣接三次元位置の占有を実施し、層内で材料の後で堆積空間組み合わせを可能とし、それによってそれぞれの位置で複合材料を形成するために規定される。 These embodiments specifically provide the ability to select materials from a predetermined number of materials and define desired combinations of the selected materials and their properties. According to this embodiment, the spatial location of the deposition of each material in the layer may implement the occupation of different three-dimensional spatial locations by different materials, or substantially the same three-dimensional location or The occupation of adjacent three-dimensional locations is defined to enable subsequent deposition spatial combination of materials within layers, thereby forming a composite material at each location.

造形用材料のいかなる後での堆積組み合わせ又は混合も考えられる。例えば、いったんある材料が吐出されると、それは、その元の特性を保持することができる。しかしながら、それが同じ又は隣接位置で吐出される別の造形用材料又は他の吐出された材料と同時に吐出されるとき、吐出された材料とは異なる特性を持つ複合材料が形成される。 Any subsequent deposition combination or mixing of the building materials is contemplated. For example, once a material is dispensed, it can retain its original properties. However, when it is dispensed simultaneously with another build material or other dispensed materials that are dispensed at the same or adjacent location, a composite material is formed that has different properties than the dispensed material.

実施形態の一部は、幅広い範囲の材料組み合わせの吐出、及び複数の異なる材料組み合わせからなりうる物体の製作を、物体の異なる部分において、物体のそれぞれの部分を特徴づけるために望ましい特性に従って可能にする。 Some of the embodiments enable the dispensing of a wide range of material combinations and the fabrication of objects that can be comprised of a plurality of different material combinations in different parts of the object according to desired properties to characterize each part of the object. do.

これらの実施形態の一部では、二種以上の造形用材料配合物は、ボクセル方式で吐出され、前記造形用材料配合物のうちの一種のボクセルは、少なくとも一つの別の種類の造形用材料配合物のボクセルとインターレースされる。 In some of these embodiments, the two or more build material formulations are dispensed in a voxel fashion, and a voxel of one of the build material formulations is a voxel of at least one other build material formulation. interlaced with the voxels of the formulation.

一部の実施形態は、三次元物体の層状製作の方法を提供し、そこでは少なくとも二つもしくは三つ(例えば少なくとも10、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、または少なくとも80)の層又は全ての層の各々に対して、二種以上の造形用材料配合物が、任意選択的にかつ好ましくはシステム10又はシステム110を使用して吐出される。各造形用材料配合物は、印刷ヘッド(例えばヘッド16)の複数のノズルからそれを噴射することによって吐出されることが好ましい。吐出は、ボクセル方式で吐出され、前記造形用材料配合物のうちの一種のボクセルは、予め決められたボクセル比に従って、少なくとも一つの別の種類の造形用材料配合物のボクセルとインターレースされる。 Some embodiments provide methods of layered fabrication of three-dimensional objects, in which at least two or three (e.g., at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, or at least 80) layers or all For each layer, two or more build material formulations are optionally and preferably dispensed using system 10 or system 110. Preferably, each build material formulation is dispensed by jetting it from a plurality of nozzles of a print head (eg, head 16). The dispensing is done in a voxel fashion, wherein voxels of one type of the building material formulation are interlaced with voxels of at least one other type of building material formulation according to a predetermined voxel ratio.

予め決められたボクセル比での二種の造形用材料配合物のかかる組み合わせは、デジタル材料(DM)として言及される。デジタル材料の代表例は、図5に示され、それは、ボクセル方式で層の領域の上にインターレースされる材料A及びBを示す。 Such a combination of two building material formulations at a predetermined voxel ratio is referred to as a digital material (DM). A representative example of a digital material is shown in FIG. 5, which shows materials A and B interlaced over areas of the layer in a voxel fashion.

一部の実施形態では、予め決められたボクセル比での二種の造形用材料配合物の吐出は、軟材料配合物及びエラストマー硬化性配合物から作られた複合構造に対して以下の実施例の部分で例示されるような希望の機械的特性を具備する材料を得ることを可能にする。 In some embodiments, the ejection of two build material formulations at predetermined voxel ratios is performed for composite structures made from a soft material formulation and an elastomeric curable formulation as described in the example below. This makes it possible to obtain materials with desired mechanical properties, such as those exemplified in the section.

材料のいかなる予め決められた比に対しても、デジタル材料は、例えば秩序だった又は無秩序のインターレーシングによって形成されることができる。インターレーシングが半無秩序(例えば、各サブ領域が無秩序インターレーシングを含むサブ領域の繰り返しパターン)である実施形態も考えられる。 For any predetermined ratio of materials, digital materials can be formed, for example, by ordered or disordered interlacing. Embodiments are also contemplated in which the interlacing is semi-chaotic (eg, a repeating pattern of sub-regions, each sub-region comprising a chaotic interlacing).

本発明の一部の実施形態では、配合物の一つによって占有されたインターレースされた場所は、層の面積の約10%~約30%又は約15%~約25%を構成する。これらの実施形態は、材料の一つが本明細書に記載されるように軟らかい造形用材料配合物であり、他の材料が本明細書に記載されるように硬化性配合物であるときに特に有用であり、その場合においてエラストマー硬化性配合物によって占有されるインターレースされた場所は、任意選択的にかつ好ましくは、層の面積の約10%~約30%又は約15%~約25%を構成する。 In some embodiments of the invention, the interlaced locations occupied by one of the formulations constitute about 10% to about 30% or about 15% to about 25% of the area of the layer. These embodiments are particularly useful when one of the materials is a soft build material formulation as described herein and the other material is a curable formulation as described herein. The interlaced locations useful, in which case occupied by the elastomeric curable formulation, optionally and preferably comprise about 10% to about 30% or about 15% to about 25% of the area of the layer. Configure.

本発明の一部の実施形態では、配合物の一つを含むボクセル要素は、物体中に容量繊維パターンを形成する。これらの実施形態は、材料の一つが本明細書に記載されるように軟らかい造形用材料配合物であり、他の材料が本明細書に記載されるようにエラストマー硬化性配合物であるときに特に有用であり、その場合においてエラストマー硬化性配合物を含むボクセル要素は、物体中で容量繊維パターンを形成する。繊維パターンの特徴を示す繊維厚さは、限定されないが、約0.4mm~約0.6mmである。 In some embodiments of the invention, voxel elements comprising one of the formulations form a capacitive fiber pattern in the object. These embodiments may be implemented when one of the materials is a soft build material formulation as described herein and the other material is an elastomeric curable formulation as described herein. Particularly useful are voxel elements comprising elastomeric curable formulations forming capacitive fiber patterns in the object. The fiber thickness characteristic of the fiber pattern is, but is not limited to, about 0.4 mm to about 0.6 mm.

繊維パターンは、層の平面に対して垂直であることができ、又はより好ましくは、必須ではないが、層の平面に対して斜めであることができる。斜めの繊維パターンは、任意選択的にかつ好ましくは、真っすぐにする操作中に層の上でローラー(例えばローラー326又は32)によって付与される引裂力に対して略平行(例えば10°未満のずれ)である。繊維パターン方向の代表例は、平面に対して約30°~約60°、例えば約45°の角度を含むが、それらに限定されない。 The fiber pattern can be perpendicular to the plane of the layer, or more preferably, although not necessarily, oblique to the plane of the layer. The diagonal fiber pattern is optionally and preferably substantially parallel (e.g., offset by less than 10°) to the tear force applied by a roller (e.g., roller 326 or 32) on the layer during the straightening operation. ). Representative examples of fiber pattern directions include, but are not limited to, angles from about 30° to about 60°, such as about 45°, relative to the plane.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、二種以上の造形用材料配合物の液滴が本明細書に記載されるような少なくとも二つ又は三つの層の各々において吐出されるとき、吐出は、芯領域と、前記芯領域を少なくとも部分的に包囲する一つ以上の外被領域とを形成するようなものである。かかる吐出は、複数の層と芯領域を構成する層状の芯(コア)と外被領域を構成する層状の鞘(シェル)とから構成される物体の製作をもたらす。 As part of any of the embodiments described herein, droplets of two or more build material formulations are ejected in each of at least two or three layers as described herein. When applied, the discharge is such as to form a core region and one or more envelope regions at least partially surrounding said core region. Such extrusion results in the fabrication of an object consisting of a plurality of layers, a layered core constituting the core region and a layered sheath constituting the envelope region.

本発明の一部の実施形態では、鞘は、本明細書に記載されるようなエラストマー硬化性配合物から形成される。任意選択的にかつ好ましくは、鞘は、三次元物体の付加製造の完了後に除去されることができる。 In some embodiments of the invention, the sheath is formed from an elastomeric curable formulation as described herein. Optionally and preferably, the sheath can be removed after completion of additive manufacturing of the three-dimensional object.

これらの実施形態の一部による構造は、二種以上の硬化性材料から作られた鞘状構造である。この構造は、一般的に、芯の少なくとも一つの層が鞘の少なくとも一つの層と同じ平面で係合するように一つ以上の層状鞘によって少なくとも部分的に被覆される層状芯を含む。 The structure according to some of these embodiments is a sheath-like structure made of two or more curable materials. The structure generally includes a layered core that is at least partially covered by one or more layered sheaths such that at least one layer of the core engages at least one layer of the sheath in the same plane.

構造の表面に垂直方向に測定した各鞘の厚さは、一般的に少なくとも10μmである。様々な例示的な実施形態では、芯及び鞘は、それらの熱機械特性において互いに異なる。これは、異なる造形用材料配合物又は異なる造形用材料配合物の組み合わせから芯及び鞘を製作することによって容易に達成される。芯及び鞘の熱機械特性はそれぞれ、本明細書では、「芯熱機械特性」及び「鞘熱機械特性」として言及される。 The thickness of each sheath, measured perpendicular to the surface of the structure, is generally at least 10 μm. In various exemplary embodiments, the core and sheath differ from each other in their thermomechanical properties. This is easily accomplished by fabricating the core and sheath from different build material formulations or a combination of different build material formulations. The thermomechanical properties of the core and sheath are referred to herein as "core thermomechanical properties" and "sheath thermomechanical properties," respectively.

本発明の一部の実施形態による構造の代表的な限定されない例は、図6A-Dに示されている。 Representative, non-limiting examples of structures according to some embodiments of the invention are shown in FIGS. 6A-D.

図6Aは、構造60の透視図の概略図であり、図6Bは、図6Aの線A-Aに沿った構造60の横断面図である。提示説明の明確化のため、デカルト座標系も示される。 6A is a schematic diagram of a perspective view of structure 60, and FIG. 6B is a cross-sectional view of structure 60 along line AA of FIG. 6A. A Cartesian coordinate system is also shown for clarity of presentation.

構造60は、Z方向に沿って積み重ねられた複数の層62を含む。構造60は、一般的にはAM技術によって、例えばシステム10又はシステム110を使用して製作され、それによって層は、連続的な方法で形成される。従って、Z方向はまた、構造の「構築方向」として本明細書において言及される。それゆえ、層62は、構築方向に対して垂直である。構造60は円柱形として示されているが、これは、必ずしもその通りである必要はない。なぜなら、本実施形態の構造はいかなる形状も持つことができるからである。 Structure 60 includes multiple layers 62 stacked along the Z direction. Structure 60 is typically fabricated by AM techniques, such as using system 10 or system 110, whereby the layers are formed in a continuous manner. Therefore, the Z direction is also referred to herein as the "build direction" of the structure. Layer 62 is therefore perpendicular to the construction direction. Although structure 60 is shown as cylindrical, this need not be the case. This is because the structure of this embodiment can have any shape.

構造60の鞘及び芯はそれぞれ、64及び66で示される。示されるように、芯66の層及び鞘64の層は、同一平面である。AM技術は、鞘64及び芯66の同時製作を可能にし、それによって特定の形成された層に対して、層の内側部分は、芯の層を構成し、層の周囲又はその一部は、鞘の層を構成する。 The sheath and core of structure 60 are indicated at 64 and 66, respectively. As shown, the layers of core 66 and sheath 64 are coplanar. AM technology allows simultaneous fabrication of the sheath 64 and core 66 such that for a particular formed layer, the inner portion of the layer constitutes the layer of the core and the periphery of the layer or a portion thereof Makes up the layers of the sheath.

鞘64に寄与する層の周囲区域は、本明細書では層の「外被領域」として言及される。図6A及び6Bの限定されない例では、層62の各々は、外被領域を持つ。即ち、図6A及び6B中の各層は、芯及び鞘の両方に寄与する。しかしながら、これは、必ずしもその通りである必要はない。なぜなら一部の用途に対しては、芯が一部の領域において環境にさらされていることが望ましいかもしれないからである。これらの用途では、層の少なくとも一部は、外被領域を含まない。 The peripheral area of the layer that contributes to the sheath 64 is referred to herein as the "envelope region" of the layer. In the non-limiting example of FIGS. 6A and 6B, each of layers 62 has an envelope region. That is, each layer in Figures 6A and 6B contributes to both a core and a sheath. However, this does not necessarily have to be the case. This is because for some applications it may be desirable for the wick to be exposed to the environment in some areas. In these applications, at least a portion of the layer does not include an envelope region.

かかる構成の代表例は、図6Cの横断面図に示され、それは、一部の層68が鞘ではなく芯に寄与し、一部の層70が芯及び鞘の両方に寄与することが示されている。一部の実施形態では、一つ以上の層は、芯熱機械特性を有する領域を含まず、鞘熱機械特性を有する領域のみを含む。これらの実施形態は、構造が一つ又はそれより多い薄い部分を持つときに特に有用であり、そこでは、構造のそれらの部分を形成する層は、芯領域が欠けていることが好ましい。一つ以上の層が鞘熱機械特性を有する領域を含まず、芯熱機械特性を有する領域のみを含む実施形態も考えられる。 A representative example of such a configuration is shown in the cross-sectional view of FIG. 6C, which shows that some layers 68 contribute to the core rather than the sheath, and some layers 70 contribute to both the core and the sheath. has been done. In some embodiments, one or more layers do not include regions with core thermomechanical properties and only include regions with sheath thermomechanical properties. These embodiments are particularly useful when the structure has one or more thin sections, where the layers forming those portions of the structure are preferably devoid of core regions. Embodiments are also contemplated in which one or more of the layers does not include regions with sheath thermomechanical properties, but only includes regions with core thermomechanical properties.

鞘は、任意選択的にかつ好ましくは、Z方向に対して上及び/又は下から構造60をカバーすることもできる。これらの実施形態では、構造60の最上及び/又は最下部分にある一部の層は、芯66とは異なる材料特性を少なくとも一つ持つ。本発明の様々な例示的実施形態は、構造60の最上及び/又は最下部分は、鞘64と同じ材料特性を持つ。この実施形態の代表例は、図6Dに示される。構造60の上/下の鞘は、側部の鞘より薄くてもよい(例えば2倍薄い)。例えば上又は下の鞘が構造の上又は下の層を含み、それゆえ物体を形成する層のために要求されるのと同じ厚さを持つとき、そうなってもよい。 The sheath may also optionally and preferably cover the structure 60 from above and/or from below with respect to the Z direction. In these embodiments, some of the layers at the top and/or bottom portions of structure 60 have at least one material property that is different from core 66. Various exemplary embodiments of the invention provide that the top and/or bottom portions of structure 60 have the same material properties as sheath 64. A representative example of this embodiment is shown in Figure 6D. The upper/lower sheath of structure 60 may be thinner (eg, twice as thin) than the side sheaths. This may be the case, for example, when the upper or lower sheath contains the upper or lower layer of the structure and therefore has the same thickness as required for the layers forming the object.

本発明の一部の実施形態では、芯は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物から作られ、鞘は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたようなエラストマー硬化性配合物から作られる。 In some embodiments of the invention, the core is made from a soft modeling compound as described herein in any of the respective embodiments, and the sheath is made from a soft modeling compound as described herein in any of the respective embodiments. Made from elastomeric curable formulations as described herein.

本発明の一部の実施形態では、芯及び鞘の両方は、DM材料である。 In some embodiments of the invention, both the core and sheath are DM materials.

本発明の一部の実施形態では、芯は、例えばそれぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物、及びそれぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたようなエラストマー硬化性配合物から作られたDM材料を含み、鞘は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたようなエラストマー硬化性配合物から作られる。 In some embodiments of the invention, the core comprises a soft building compound, e.g., as described herein in any of the respective embodiments, and as described herein in any of the respective embodiments. The sheath includes a DM material made from an elastomeric curable formulation as described herein, and the sheath is made from an elastomeric curable formulation as described herein in any of its respective embodiments.

「軟らかい材料配合物」又は「エラストマー硬化性配合物」が記載されるときはいつでも、それを含む配合物系が考えられる。 Whenever "soft material formulations" or "elastomeric curable formulations" are described, formulation systems containing the same are contemplated.

芯及び鞘の両方が同じ造形用材料配合物から構成されたDMから作られるとき、芯中の造形用材料のいずれかの相対表面密度は、鞘又は外被領域中のその材料の相対表面密度とは異なる。しかしながら、一部の実施形態では、芯は、DMから形成され、鞘は、単一種類の造形用材料配合物から形成されるか、またはその逆もある。 When both the core and sheath are made from DM comprised of the same build material formulation, the relative surface density of either build material in the core is the relative surface density of that material in the sheath or mantle region. It is different from. However, in some embodiments, the core is formed from DM and the sheath is formed from a single type of building material formulation, or vice versa.

本発明の様々な例示的実施形態では、X-Y平面(構築方向Zに対して垂直)で測定される鞘の厚さは、構築方向を横切ると不均一である。換言すれば、構造の異なる層は、異なる幅の外被領域を持つことができる。例えば、X-Y平面に対して平行な方向に沿った鞘の厚さは、その方向に沿ったそれぞれの層の直径の百分率として計算されることができ、従って層のサイズに厚さを依存させる。本発明の様々な例示的実施形態では、鞘の厚さは、鞘の外表面に正接でありかつ構築方向に垂直である方向を横切ると不均一である。構造の層に関して、これらの実施形態は、それぞれの層の周囲に沿って不均一である幅を持つ外被領域に相当する。 In various exemplary embodiments of the invention, the thickness of the sheath, measured in the XY plane (perpendicular to the construction direction Z), is non-uniform across the construction direction. In other words, different layers of the structure can have envelope regions of different widths. For example, the thickness of the sheath along a direction parallel to the X-Y plane can be calculated as a percentage of the diameter of each layer along that direction, thus making the thickness dependent on the size of the layers. let In various exemplary embodiments of the invention, the thickness of the sheath is non-uniform across a direction that is tangent to the outer surface of the sheath and perpendicular to the construction direction. Regarding the layers of the structure, these embodiments correspond to envelope regions with widths that are non-uniform along the circumference of each layer.

本発明の一部の実施形態では、構造の鞘、又はその一部は、単独で外被領域とそれ以外のものを含む「鞘付き(鞘状)」構造である。特にこれらの実施形態では、構造は、少なくとも一つの中間外被領域によって少なくとも部分的に包囲された内部芯を含み、中間外被は、外側の外被領域によって包囲される。構築方向に垂直に測定すると、中間外被領域の厚さは、任意選択的にかつ好ましくは最も外側の外被領域の厚さより大きい(例えば10倍以上大きい)。これらの実施形態では、中間外被領域は、構造の鞘として役立ち、それゆえ上でさらに詳述したように鞘の特性を持つ。最も外側の外被鞘はまた、荷重下で破壊から中間外被を保護するために役立ちうる。 In some embodiments of the invention, the sheath of the structure, or a portion thereof, is a "sheathed" structure that includes a sheath region alone and another. In particular, in these embodiments, the structure includes an inner core at least partially surrounded by at least one intermediate jacket region, and the intermediate jacket is surrounded by an outer jacket region. Measured perpendicular to the construction direction, the thickness of the intermediate mantle region is optionally and preferably greater than the thickness of the outermost mantle region (eg, 10 times or more greater). In these embodiments, the intermediate mantle region serves as a structural sheath and therefore has sheath characteristics as further detailed above. The outermost jacket sheath may also serve to protect the middle jacket from breaking under load.

本実施形態の構造は、述べたように、例えば上記のシステム10又は100を使用して、層状の方法で形成されることができる。本発明の様々な例示的実施形態では、コンピューター実施法は、構造の特定の要素への鞘の動的な適応を自動的に実施する。方法は、任意選択的にかつ好ましくは、ユーザー入力を使用して構造の各領域のために鞘を計算し、外表面のボクセルをそれぞれの造形用材料又は造形用材料の組み合わせに割り当てることができる。コンピューター実施法は、データ処理装置(例えばデータ処理装置154又は24)によって固体自由形状製作装置を制御する制御ユニット(例えば制御ユニット152又は20、図1A及び1B参照)によって実施されることができる。 The structure of this embodiment, as mentioned, can be formed in a layered manner, for example using the system 10 or 100 described above. In various exemplary embodiments of the invention, computer-implemented methods automatically perform dynamic adaptation of the sheath to specific elements of the structure. The method may optionally and preferably use user input to calculate a sheath for each region of the structure and assign voxels of the outer surface to respective build materials or combinations of build materials. . The computer-implemented method can be performed by a control unit (eg, control unit 152 or 20, see FIGS. 1A and 1B) that controls the solid freeform fabrication apparatus by a data processing device (eg, data processing device 154 or 24).

本発明の一部の実施形態では、構造の最上及び/又は最下部分でも鞘を形成するように一つ以上の追加の鞘層が吐出される。これらの層は、芯領域を欠いていることが好ましい。なぜならそれらは、上から又は下から芯を取り出すために役立つからである。上から芯を取り出すことが望ましいとき、追加の鞘層が全ての他の層の上に吐出され、下から芯を取り出すことが望ましいとき、追加の層が作業面(例えばトレイ360又は12、図1A及び1B参照)の上に吐出され、一方全ての他の層がその後吐出される。 In some embodiments of the invention, one or more additional sheath layers are dispensed to also form a sheath at the top and/or bottom portions of the structure. Preferably, these layers lack a core region. Because they serve to take out the wick from above or from below. When it is desired to core from the top, an additional sheath layer is dispensed on top of all other layers, and when it is desired to core from the bottom, an additional layer is deposited on the work surface (e.g. tray 360 or 12, FIG. 1A and 1B), while all other layers are subsequently deposited.

外被領域のいずれも任意選択的に少なくとも10μmの幅を有する。好ましくは、全ての外被領域は、少なくとも10μmの幅を有する。芯及び外被領域のいずれか、及び任意選択的に最上及び/又は最下の追加層は、本明細書に記載されるような造形用材料配合物又は造形用材料配合物の組み合わせ(例えばデジタル材料)を使用して製作されることができる。 Any of the envelope regions optionally has a width of at least 10 μm. Preferably all envelope regions have a width of at least 10 μm. Any of the core and jacket regions, and optionally the top and/or bottom additional layers, may be made of a build material formulation or combination of build material formulations as described herein (e.g. digital material).

本発明の一部の実施形態では、鞘は、他の領域の機械的特性に影響せずに選択された領域面積にのみ機械的特性を変化するように構造の異なる領域において選択的に製作される。 In some embodiments of the invention, the sheath is selectively fabricated in different regions of the structure to change the mechanical properties only in selected region areas without affecting the mechanical properties in other regions. Ru.

本発明の実施形態のいずれかの一部では、いったん層が本明細書に記載されるように吐出されると、本明細書に記載されるような硬化エネルギーへの露出が実施される。一部の実施形態では、硬化性材料は、UV硬化性材料であり、硬化エネルギーは、放射線源がUV放射線を放出するようなものである。 In some parts of any of the embodiments of the invention, once the layer is dispensed as described herein, exposure to curing energy as described herein is performed. In some embodiments, the curable material is a UV curable material and the curing energy is such that the radiation source emits UV radiation.

一部の実施形態では、構築材料が支持体材料配合物も含む場合、方法は、支持体材料配合物を除去することが行なわれる。これは、当業者によって認識されているように、機械的及び/又は化学的手段によって実施されることができる。 In some embodiments, if the build material also includes a support material formulation, the method involves removing the support material formulation. This can be carried out by mechanical and/or chemical means, as recognized by those skilled in the art.

図18Aは、上の操作201を実施するために本発明の一部の実施形態に従って使用されることができる例示的な方法のフローチャート図である。方法は、システム10又はシステム110で使用するためにコンピューター物体データを得るために特に有用である。他に規定されない限り、以下に記載される操作は、多くの実施の組み合わせ又は順序で同時に又は連続して実施されることができることが理解されるべきである。特に、フローチャート図の順序は、限定として考えられるべきではない。例えば、特定の順序でフローチャート図に又は以下の記載に現われる二つ以上の操作は、異なる順序で(例えば逆の順序で)又は実質的に同時に実施されることができる。さらに、以下に記載される複数の操作は、任意であり、実施されなくてもよい。 FIG. 18A is a flowchart diagram of an exemplary method that may be used according to some embodiments of the invention to perform operation 201 above. The method is particularly useful for obtaining computer object data for use in system 10 or system 110. Unless otherwise specified, it should be understood that the operations described below can be performed simultaneously or sequentially in many implementation combinations or orders. In particular, the order of flowchart illustrations should not be considered limiting. For example, two or more operations that appear in a flowchart illustration or in the description below in a particular order can be performed in a different order (eg, in reverse order) or substantially simultaneously. Furthermore, several operations described below are optional and may not be performed.

方法は、700で始まり、任意選択的にかつ好ましくは701に続き、そこでDigital Imaging and Communications in Medicineのために好適なフォーマットのデータ(以下、DICOMデータ)が受けとられる。 The method begins at 700 and optionally and preferably continues at 701, where data in a format suitable for Digital Imaging and Communications in Medicine (hereinafter DICOM data) is received.

DICOMデータは、MRIシステム、CT撮影システム、ヘリカルCTシステム、陽電子放出断層撮影(PET)システム、2D又は3D透視撮影システム、2D,3D又は4D超音波撮影システム、内視鏡システム、ベッドサイドモニターシステム、X線システム、及びCT,MR,PET、超音波又は他の撮影技術のハイブリッド撮像システムを含む限定されない取得コンソールから受けとることができる。DICOMデータは、好ましくは一つ以上の身体の組織及び/又は器官要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含む。 DICOM data includes MRI systems, CT imaging systems, helical CT systems, positron emission tomography (PET) systems, 2D or 3D fluoroscopy systems, 2D, 3D or 4D ultrasound imaging systems, endoscopy systems, and bedside monitoring systems. , X-ray systems, and hybrid imaging systems of CT, MR, PET, ultrasound, or other imaging techniques. DICOM data preferably includes one or more digital image data describing one or more body structures, including one or more body tissues and/or organ elements.

本発明の一部の実施形態では、DICOMデータは、好ましくは一つ以上の軟組織、又は軟組織を含む器官もしくは系を記載する一つ以上のデジタル画像データを含み、本発明の一部の実施形態では、DICOMデータは、好ましくは一つ以上の身体器官及び/又は軟組織以外の組織要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含み、本発明の一部の実施形態では、DICOMデータは、好ましくは、一つ以上の身体軟組織を記載する一つ以上のデジタル画像データ、及び一つ以上の身体の器官及び/又は軟組織以外の組織要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含む。 In some embodiments of the invention, the DICOM data preferably includes one or more digital image data describing one or more soft tissues, or organs or systems comprising soft tissues; In some implementations of the present invention, DICOM data preferably includes one or more digital image data describing one or more body structures including one or more body organs and/or tissue elements other than soft tissue. In the form, DICOM data preferably includes one or more digital image data describing one or more body soft tissues and one or more body organs and/or one or more body organs including tissue elements other than soft tissue. Contains one or more digital image data describing the structure.

方法は、任意選択的にかつ好ましくは702に続き、そこでDICOMデータがコンピューター物体データに変換される。例えばコンピュータ物体データは、標準テッセレーション言語(STL)またはステレオリソグラフィ輪郭(SLC)フォーマット、仮想現実モデリング言語(VRML)、付加製造ファイル(AMF)フォーマット、図面交換フォーマット(DXF)、ポリゴン・ファイル・フォーマット(PLY)、またはコンピュータ支援設計(CAD)に適したいずれかの他のフォーマットを含め、それらに限らず、任意の公知のフォーマットにすることができる。DICOMデータからコンピューター物体データへの変換は、任意選択的にかつ好ましくはしきい値化、領域形成法、ダイナミック領域形成法などからなる群から選択される一つ以上の区分法を含む。 The method optionally and preferably continues at 702, where the DICOM data is converted to computer object data. For example, computer object data may be in standard tessellation language (STL) or stereolithography contour (SLC) format, virtual reality modeling language (VRML), additive manufacturing file (AMF) format, drawing exchange format (DXF), polygon file format (PLY), or any other format suitable for computer-aided design (CAD). Conversion of DICOM data to computer object data optionally and preferably includes one or more segmentation methods selected from the group consisting of thresholding, region forming methods, dynamic region forming methods, and the like.

しきい値化法は、規定されたしきい値に等しい又はそれより大きい値を有する画像ピクセルを選択するために異なる組織の濃度の差を利用する。例えば、しきい値化法の規定されたしきい値は、硬い組織に関する画像ピクセルがしきい値化法をパスし、他の画像ピクセル関連がフィルターされるように選択されることができる。しきい値化法は、異なる組織タイプに対して別個のデータセットを得るように、異なるしきい値を使用して各回に複数回適用されることができる。 Thresholding methods exploit differences in the density of different tissues to select image pixels with values equal to or greater than a defined threshold. For example, the defined threshold of the thresholding method can be selected such that image pixels relating to hard tissue pass the thresholding method and other image pixel associations are filtered out. The thresholding method can be applied multiple times each time using different thresholds to obtain separate data sets for different tissue types.

領域形成法は、一般的に同じ濃度範囲を有する領域を分離するためにしきい値化後に適用される。領域形成法は、初期シード点の隣接ピクセルを検査することができ、隣接ピクセルが領域に属するかどうかを決定する。この方法は、任意選択的にかつ好ましくは、画像をセグメント化するために反復して実施される。例えば、シード点は、異なる組織タイプに従って選択されることができ、領域形成セグメント化技術は、これらの組織タイプの一つに属するような画像ピクセルを分離するために反復して実施されることができる。ダイナミック領域形成法では、画像パラメーターの領域は、シード点に加えて選択される。これらのパラメーターは、シード点と同じ画像ピクセルを認識することを可能にするように選択される。 Region forming methods are generally applied after thresholding to separate regions with the same concentration range. The region forming method can examine neighboring pixels of an initial seed point and determine whether the neighboring pixels belong to the region. The method is optionally and preferably performed iteratively to segment the image. For example, seed points can be selected according to different tissue types, and region-forming segmentation techniques can be performed iteratively to isolate image pixels that belong to one of these tissue types. can. In dynamic region formation methods, regions of image parameters are selected in addition to seed points. These parameters are chosen to allow recognizing the same image pixels as the seed points.

一般的に、しかし必須ではなく、初期背景セグメント化法は、関心のある組織タイプのいずれにも属さないDICOMデータ要素から除去するために適用される。続くセグメント化法は、異なるセグメント化技術を使用することによって対象の解剖学的構造の一つ以上のより洗練された領域のより洗練されたセグメント化のために適用されることができる。 Typically, but not necessarily, an initial background segmentation method is applied to remove from DICOM data elements that do not belong to any of the tissue types of interest. Subsequent segmentation methods can be applied for more refined segmentation of one or more refined regions of the target anatomy by using different segmentation techniques.

セグメント化後、DICOMデータからコンピューター物体データへの変換はまた、DICOMデータ内のアーチファクトを補償するためにスムージング、ラッピング及び/又はホールフィリングを含むことができる。フォーマット変換法は、そのとき上述のフォーマットのいずれかにおいてコンピューター物体データを与えるようにセグメント化DICOMデータに適用されることができる。 After segmentation, converting DICOM data to computer object data may also include smoothing, wrapping, and/or hole filling to compensate for artifacts in the DICOM data. Format conversion methods can then be applied to the segmented DICOM data to provide computer object data in any of the above-mentioned formats.

本発明の一部の実施形態では、入力データは、コンピューター物体データとしてコンピューター可読媒体から受けとられ、その場合においては、DICOMデータを得て変換する必要はない。これらの実施形態では、操作701及び702を実施することは必要でない。 In some embodiments of the invention, input data is received from a computer readable medium as computer object data, in which case there is no need to obtain and convert DICOM data. In these embodiments, it is not necessary to perform operations 701 and 702.

いずれにしても、コンピューター物体データは、上でさらに詳述されるように一つ以上の身体組織要素を含む一つ以上の身体構造の形状に関するデータを含むことが好ましい。DICOMデータの変換によって得られるか又はそのように直接受けとられるかにかかわらず、コンピューター物体データは、任意選択的にかつ好ましくは、各々が異なる身体構造に関する多数のファイルに配置される。 In any event, the computer object data preferably includes data regarding the shape of one or more body structures including one or more body tissue elements as further detailed above. The computer object data, whether obtained by conversion of DICOM data or directly received as such, is optionally and preferably arranged into multiple files, each relating to a different body structure.

703において、付加製造される物体によって模倣される身体構造のタイプ(例えば、軟組織、筋組織、平滑組織、骨腫瘍、軟骨、椎間板、神経/脊髄、体液管)は、各データファイルのために決定される。決定は、それぞれのコンピューター物体データファイルに存在する情報、又はそれぞれのDICOMデータファイル、又はそれぞれのデータファイルと関連した情報を抽出することによってなされることができる。 At 703, the type of body structure mimicked by the additively manufactured object (e.g., soft tissue, muscle tissue, smooth tissue, bone tumor, cartilage, intervertebral disc, nerve/spinal cord, fluid duct) is determined for each data file. be done. The determination may be made by extracting information present in each computer object data file, or each DICOM data file, or information associated with each data file.

704において、それぞれの身体構造と関連した一組の規則が選択される。このAM規則の組は、任意選択的にかつ好ましくは、吐出される構築材料配合物、並びに吐出パラメーター及び条件(例えば温度、インターレーシング比率、インターレーシングテキスチャー)を含む。このAM規則の組は、身体構造の各タイプに対する入力、及びかかる入力の各々と関連した一組のパラメーターを有するルックアップテーブルから得られることができる。本発明の一部の実施形態では、対象プロファイルが受けとられる。対象プロファイルは、一般的に、重量、性別、年齢、民族性、家系、病歴などを含む。本発明の一部の実施形態では、対象プロファイルはまた、遺伝子プロファイルを含み、それは、対象のゲノム全体中の遺伝子を含むことができ、又はそれは、遺伝子の特定のサブセットを含むことができる。遺伝子プロファイルは、ゲノムプロファイル、プロテオームプロファイル、エピゲノムプロファイル、及び/又はトランスクリプトームプロファイルを含むことができる。対象プロファイルが受けとられる実施形態では、ルックアップテーブルはまた、異なるプロファイルパラメーターに対する入力を含む。特に、ルックアップテーブルは、各プロファイルパラメーターに対して一つの入力で身体構造の各タイプに対して複数の入力を含むことができる。限定されない代表例として、ルックアップテーブルは、軟組織構造に対して複数の入力を含むことができ、そこでは各年齢グループに対して一つの入力である。 At 704, a set of rules associated with each body structure is selected. This set of AM rules optionally and preferably includes the build material formulation to be dispensed, as well as the dispensing parameters and conditions (eg, temperature, interlacing ratio, interlacing texture). This set of AM rules can be obtained from a look-up table having an input for each type of body structure and a set of parameters associated with each such input. In some embodiments of the invention, a subject profile is received. Subject profiles typically include weight, gender, age, ethnicity, ancestry, medical history, etc. In some embodiments of the invention, the subject profile also includes a genetic profile, which can include genes throughout the subject's genome, or it can include a particular subset of genes. Genetic profiles can include genomic profiles, proteomic profiles, epigenomic profiles, and/or transcriptomic profiles. In embodiments where a subject profile is received, the lookup table also includes inputs for different profile parameters. In particular, the lookup table may include multiple entries for each type of body structure, one entry for each profile parameter. As a representative, non-limiting example, the look-up table may include multiple entries for soft tissue structures, one entry for each age group.

本発明の一部の実施形態では、AM規則の組は、オペレーターによって、例えばユーザーインターフェース(例えばユーザーインターフェース116)を介して選択される。ルックアップテーブルとユーザーインターフェースの両方が使用される実施形態もまた、考えられる。例えば、ルックアップテーブルは、オペレーターに与えられる選択肢の数を少なくするために使用されることができ、ユーザーインターフェースは、AM規則の最終組を選択するために使用されることができる。 In some embodiments of the invention, the set of AM rules is selected by an operator, eg, via a user interface (eg, user interface 116). Embodiments in which both look-up tables and user interfaces are used are also contemplated. For example, a lookup table can be used to reduce the number of choices given to the operator, and a user interface can be used to select the final set of AM rules.

さらに、規則の組がコンピューター物体データとともに受けとられる実施形態が考えられる。例えば、各コンピューター物体データファイルは、一つ以上のAM規則を含むことができ、又は一つ以上のAM規則を含むAM規則ファイルと関連付けられることができ、AM規則は、それぞれのコンピューター物体データに対応する。 Furthermore, embodiments are contemplated in which a set of rules is received along with computer object data. For example, each computer object data file can include one or more AM rules, or can be associated with an AM rules file that includes one or more AM rules, where the AM rules are associated with each computer object data file. handle.

705において、スライス化操作が、任意選択的にかつ好ましくは各コンピューター物体データファイルに対して別々に、適用される。スライス化は、一般的に、異なる鉛直座標(例えば上述のz座標)によって特徴づけられる平面(その平面は、それぞれの身体構造を模倣する物体の層に対応する)の2Dボクセルマップを各々記載する一組の画像ファイルをコンピューター物体データファイルに対して発生することによって実施される。画像ファイルは、ビットマップファイル(BMP)、ポータブルネットワークグラフィックス(PNG)などの限定されない従来公知のいずれかの2Dフォーマットであることができる。好ましいスライス化技術は、図18Bを参照して以下に与えられる。 At 705, a slicing operation is optionally and preferably applied to each computer object data file separately. Slicing typically describes a 2D voxel map of each plane (the plane corresponds to a layer of the object mimicking the respective body structure) characterized by a different vertical coordinate (e.g. the z coordinate mentioned above). This is accomplished by generating a set of image files to a computer object data file. The image file can be in any 2D format known in the art, such as, but not limited to, a bitmap file (BMP), portable network graphics (PNG), and the like. A preferred slicing technique is provided below with reference to FIG. 18B.

706において、画像ファイルの二つ以上の組が組み合わされて単一の画像ファイルにされる。例えば、同じ鉛直座標に対応するが異なる身体構造を模倣する物体に対応する画像ファイルを組み合わせて、いったん印刷されると、それぞれ二つ以上の身体構造を模倣する二つ以上の物体のスライス化された区域を含む層を記載する画像ファイルを与えることができる。707において、画像ファイルは、身体構造に似た非生物物体を製作するために、システム10又はシステム110のような限定されないAMシステムにアップロードされる。 At 706, two or more sets of image files are combined into a single image file. For example, combining image files that correspond to objects that correspond to the same vertical coordinates but that mimic different body structures will result in slices of two or more objects, each of which mimics two or more body structures, once printed. An image file can be provided that describes the layers containing the areas. At 707, the image file is uploaded to an AM system, such as, but not limited to, system 10 or system 110 to fabricate a non-living object that resembles a body structure.

この方法は、708で終了する。 The method ends at 708.

図18は、本発明の一部の実施形態による例示的なスライス化法のフローチャート図である。この方法は、図18Aのスライス化操作705を実施するために特に有用である。この方法は、720で開始し、任意選択的にかつ好ましくはコンピューター物体データにおける各ボクセルに対して適用される。 FIG. 18 is a flowchart diagram of an exemplary slicing method according to some embodiments of the invention. This method is particularly useful for implementing slicing operation 705 of FIG. 18A. The method begins at 720 and is optionally and preferably applied to each voxel in the computer object data.

決定721において、3D物体に対する距離フィールド値が、それぞれのボクセルに対して決定される。距離フィールド値は、ボクセルが印刷される身体構造を模倣する物体の内側又は外側であるかどうかを示す。例えば、負の距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の外側のボクセルに割り当てられ、正の距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の内側のボクセルに割り当てられ、ゼロ距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の最も外側の表面上のボクセルに割り当てられることができる。距離フィールド値を決定するために好適な技術の代表例は、以下の実施例5に与えられる。 In decision 721, a distance field value for the 3D object is determined for each voxel. The distance field value indicates whether the voxel is inside or outside the object that mimics the body structure being printed. For example, a negative distance field value is assigned to voxels outside the object that mimics body structure, a positive distance field value is assigned to voxels inside the object that mimics body structure, and a zero distance field value is It can be assigned to voxels on the outermost surface of an object that mimic body structure. A representative example of a suitable technique for determining distance field values is given in Example 5 below.

ボクセルが身体構造を模倣する物体の最も外側の表面の内側又はその表面上であるとき(例えば、距離フィールド値が正であるとき)、この方法は、722に続き、そこで構築材料配合物は、それぞれのボクセルに対して割り当てられる。構築材料配合物は、造形用材料配合物(例えば軟らかい造形用材料配合物又はそれを含む配合物系、エラストマー硬化性配合物又はそれを含む配合物系、又はこれらの配合物もしくは配合物系のいずれかの組み合わせ)、支持体材料配合物、又は液体材料配合物であることができ、任意選択的にかつ好ましくは3D物体におけるボクセルの位置、及び上の704で得られたAM規則に基づいて決定される。722から、この方法は、724に続き、そこで方法は、割り当てられた構築材料配合物に対応するピクセル値を選択する。ピクセル値は、割り当てられた構築材料配合物を独自に表わすいずれの値であってもよい。例えば、ピクセル値は、グレースケールレベル又は色値(例えばRGB値)であることができる。 When the voxel is within or on the outermost surface of the object that mimics body structure (e.g., when the distance field value is positive), the method continues at 722 where the build material formulation is Assigned to each voxel. The build material formulation may be a building material formulation, such as a soft building material formulation or formulation system containing the same, an elastomer curable formulation or formulation system containing the same, or a formulation or formulation system thereof. (any combination), support material formulation, or liquid material formulation, optionally and preferably based on the position of the voxel in the 3D object, and the AM rules obtained in 704 above. It is determined. From 722, the method continues to 724, where the method selects pixel values that correspond to the assigned build material formulation. A pixel value can be any value that is uniquely representative of the assigned build material formulation. For example, pixel values can be grayscale levels or color values (eg, RGB values).

ボクセルが身体構造を模倣する物体の外側であるとき(例えば、距離フィールド値が負であるとき)、この方法は、決定723に続き、そこで方法は、ボクセルが占有されるべきか又は空白のままであるべきかを決定する。もしボクセルが空白のままであるべきなら、この方法は、726に続き、方法は、空白ピクセルを独自に表わすピクセル値を選択する。例えば、この方法は、空白ピクセルを表わすためにヌル値を選択することができる。あるいは、ボクセルが身体構造を模倣する物体の外側であるとき、この方法は、723から728に続き、そこでそれは終了する。その場合においていずれの値も割り当てられなかったピクセルは、ボクセルを空白にする命令として考えられるべきである。 When the voxel is outside the object that mimics body structure (e.g., when the distance field value is negative), the method continues to a determination 723 where the method determines whether the voxel should be occupied or left blank. Decide what should be. If the voxel is to remain blank, the method continues at 726, where the method selects a pixel value that uniquely represents a blank pixel. For example, the method can select null values to represent blank pixels. Alternatively, when the voxel is outside the object that mimics the body structure, the method continues from 723 to 728, where it ends. Pixels that are not assigned any value in that case should be considered as an instruction to blank the voxel.

もしボクセルが占有されるなら、方法は、725に続き、そこで構築材料は、ボクセルに割り当てられ、次いで724に続き、そこで方法は、上でさらに詳述したように割り当てられた構築材料配合物に対応するピクセル値を選択する。 If the voxel is occupied, the method continues at 725 where a build material is assigned to the voxel and then continues at 724 where the method assigns the assigned build material formulation as further detailed above. Select the corresponding pixel value.

場合によって、724,725又は726から、方法は、727に続き、そこで選択されたピクセル値が2D画像においてピクセルに割り当てられ、そこでは2D画像におけるピクセルの位置は、2D画像によって表わされる層内のボクセルの位置に対応する。 From 724, 725 or 726, as the case may be, the method continues to 727 where the selected pixel value is assigned to the pixel in the 2D image, where the position of the pixel in the 2D image is determined by the position of the pixel in the layer represented by the 2D image. Corresponds to the voxel position.

この方法は、728で終了する。 The method ends at 728.

本明細書を通じて、例えば構造、器官、組織又は材料の文脈で使用される用語「身体(bodily)」は、対象、好ましくは生きている対象の身体の部分であるとして、示された構造、器官、組織又は材料を記載する。この用語は、生物学的システム、器官、組織、細胞及び材料を包含する。 Throughout this specification, the term "body" as used in the context of, e.g., structure, organ, tissue or material, refers to a structure, organ designated as being part of the body of a subject, preferably a living subject. , describe the organization or material. This term encompasses biological systems, organs, tissues, cells and materials.

本明細書を通じて、用語「対象(subject)」は、あらゆる年齢の動物、好ましくは哺乳類、より好ましくは人間を包含する。この用語は、病気を進行するリスクがあるか又は病気を患っている個体を包含する。 Throughout this specification, the term "subject" encompasses animals of any age, preferably mammals, and more preferably humans. The term encompasses individuals who are at risk of developing or suffering from the disease.

用語「身体構造」は、本明細書に記載されているように、系、器官、組織、細胞、及びそれらのいずれかの周囲環境を含む、対象の身体の一部を示す。身体の構造は、例えば生体中に一緒に活動する複数の器官、例えば胃腸管、心臓血管系、呼吸器管などを含むことができる。構造は、これらの系の一部を形成する器官及び組織に加えて、病態に関する構造、例えば腫瘍細胞又は組織も含むことができる。身体構造は、代替的に、例えば心臓及びそれと関連する血管を含むことができる。身体構造は、代替的に、例えば腕又は前腕、又は脚のような器官を含むことができ、関連する骨系及び筋肉組織、血管系、腫瘍組織(もし存在するなら)及び/又はその周囲の皮膚組織を包含することができる。 The term "body structure" refers to a part of a subject's body, including systems, organs, tissues, cells, and the surrounding environment of any of them, as described herein. Body structures can include, for example, multiple organs that work together in an organism, such as the gastrointestinal tract, cardiovascular system, respiratory tract, and the like. Structures can include organs and tissues that form part of these systems, as well as structures associated with pathological conditions, such as tumor cells or tissues. The body structure may alternatively include, for example, the heart and its associated blood vessels. The body structure may alternatively include an organ such as an arm or forearm, or a leg, with associated bone and muscle tissue, vasculature, tumor tissue (if present) and/or its surroundings. Skin tissue can be included.

用語「組織」は、機能(単数又は複数)を実施するように設計された細胞からなる有機体の一部を記載する。例としては、脳組織、網膜、皮膚組織、肝臓組織、膵臓組織、骨、軟骨、結合組織、血管組織、筋肉組織、心臓組織、脈管組織、腎臓組織、肺組織、生殖腺組織、造血組織を含むが、これらに限定されない。 The term "tissue" describes a part of an organism consisting of cells designed to perform a function or functions. Examples include brain tissue, retina, skin tissue, liver tissue, pancreatic tissue, bone, cartilage, connective tissue, vascular tissue, muscle tissue, heart tissue, vascular tissue, kidney tissue, lung tissue, gonadal tissue, and hematopoietic tissue. including but not limited to.

軟らかい造形用材料配合物:
それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された付加製造法で使用可能な構築材料配合物は、硬化されたとき、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する(示す、特徴づけられる)少なくとも一種の造形用材料配合物を含む。かかる配合物はまた、本明細書では、「軟材料配合物」又は「軟材料造形用配合物」又は「軟らかい造形用配合物」として言及される。
Soft modeling material formulation:
Build material formulations that can be used in the additive manufacturing methods described herein in any of the respective embodiments have a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured. at least one building material formulation (shown, characterized). Such formulations are also referred to herein as "soft material formulations" or "soft material building formulations" or "soft building formulations."

本明細書及び業界において「硬度」は、特定の条件下で測定されたとき、永続的な押し込みに対する抵抗性を記載する。例えば硬度ShAとして又はショアスケールA硬度としても言及されるショアA硬度は、デジタルショアA硬度デュロメーターを使用してASTM D2240標準規格に従って決定される。例えば硬度ShOOとして又はショアスケールOO硬度としても言及されるショアOO硬度は、デジタルショアOO硬度デュロメーターを使用してASTM D2240標準規格に従って決定される。D,A、及びOOは、硬度値の一般的な尺度であり、各々は、それぞれのデュロメーターを使用して測定される。図7は、例示的な共通材料の異なる尺度でのショア硬度値を与える。 "Hardness" herein and in the industry describes resistance to permanent indentation when measured under specified conditions. Shore A hardness, also referred to as hardness ShA or Shore Scale A hardness, is determined according to the ASTM D2240 standard using a digital Shore A durometer. Shore OO hardness, also referred to as hardness ShOO or Shore scale OO hardness, is determined according to the ASTM D2240 standard using a digital Shore OO hardness durometer. D, A, and OO are common measures of hardness values, each measured using a respective durometer. FIG. 7 provides Shore hardness values at different scales for exemplary common materials.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、0から約10までの範囲のショアA硬度を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the soft material formulation described herein has a Shore A hardness in the range of 0 to about 10 when cured; It includes any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、0から約40、又は0から約30まで、又は0から約20まで、又は例えば約10から約20まで、又は約10から約30までの範囲のショアOO硬度を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of any of the embodiments as described herein, the soft material formulation described herein, when cured, has a Shore OO hardness ranging from 0 to about 20, or such as from about 10 to about 20, or from about 10 to about 30, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載されたような硬化された軟らかい材料配合物のために得られる軟らかい材料の低い硬度を示す別のパラメータは、圧縮弾性率である。 Another parameter that indicates the low hardness of the resulting soft material for cured soft material formulations as described herein is the compressive modulus.

本明細書において「圧縮弾性率」は、材料が圧縮されるときに材料における歪に対する機械的応力の比率を意味する。圧縮弾性率はまた、圧縮下の材料に付与される弾性率として見なすことができる。一部の実施形態では、圧縮率は、ASTM D695に従って決定される。一部の実施形態では、圧縮弾性率は、以下の実施例の部分に記載されるように決定され、0.001~0.01の歪値でとられる、圧縮モードで測定されるとき、40%歪における圧縮応力として、又は応力対歪曲線の傾きとして表わされることができる。 As used herein, "compressive modulus" refers to the ratio of mechanical stress to strain in a material when the material is compressed. Compressive modulus can also be viewed as the modulus of elasticity imparted to a material under compression. In some embodiments, the compression ratio is determined according to ASTM D695. In some embodiments, the compressive modulus is determined as described in the Examples section below and is 40 when measured in compressive mode, taken at strain values between 0.001 and 0.01. It can be expressed as compressive stress in % strain or as the slope of the stress versus strain curve.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、少なくとも0.01MPaの圧縮弾性率を具備する。 In some of any of the embodiments described herein, the soft material formulation as described herein has a compressive modulus of at least 0.01 MPa when cured.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、約0.01~約0.2MPa、又は約0.02~約0.2MPa、又は約0.01~約0.1MPa、又は約0.02~約0.1MPa、又は約0.03~約0.07MPaの圧縮弾性率(本明細書に規定)を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some embodiments, the soft material formulations as described herein, when cured, have a pressure of about 0.01 to about 0.2 MPa, or about 0.02 to about 0.2 MPa, or about has a compressive modulus (as defined herein) of 0.01 to about 0.1 MPa, or about 0.02 to about 0.1 MPa, or about 0.03 to about 0.07 MPa, which including intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、その低い硬度に加えて、少なくとも適度な引裂抵抗を具備する。 In some embodiments, a soft material formulation as described herein, when cured, has at least moderate tear resistance in addition to its low hardness.

引裂抵抗(TR)は、材料を引裂くために要求される力を記載し、この力は、試料の主軸と実質的に平行に作用する。引裂抵抗は、ASTM D412法によって測定されるとき、引裂の形成(引裂開始)に対する抵抗性、及び引裂の拡大(引裂伝幡)に対する抵抗性を測定するために使用されることができる。一般的に、試料は、二つのホルダーの間に保持され、均一な引張力が変形が起こるまで付与される。引裂抵抗は、次いで付与された力を材料の厚さによって割ることによって計算される。低い引裂き抵抗を有する材料は、摩耗に対する劣った抵抗性を持つ傾向がある。 Tear resistance (TR) describes the force required to tear a material, which force acts substantially parallel to the major axis of the sample. Tear resistance, as measured by the ASTM D412 method, can be used to measure resistance to tear formation (tear initiation) and resistance to tear propagation (tear propagation). Generally, the sample is held between two holders and a uniform tensile force is applied until deformation occurs. Tear resistance is then calculated by dividing the applied force by the thickness of the material. Materials with low tear resistance tend to have poor resistance to abrasion.

一部の実施形態では、引裂抵抗は、以下の実施例の部分に記載されるように決定される。 In some embodiments, tear resistance is determined as described in the Examples section below.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、2mmの厚さを有する標本に対してASTM D624によって決定すると少なくとも100N/mの引裂抵抗を具備する。 In some of any of the embodiments described herein, the soft material formulation described herein, when cured, has a It has a tear resistance of at least 100 N/m.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、2mmの厚さを有する標本に対してASTM D624によって決定すると少なくとも150Nの引裂抵抗を具備し、一部の実施形態では、それは、150N/m~500N/m、又は150~400N/m、又は200N/m~400N/m、又は200N/m~350N/mの引裂抵抗を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some embodiments, the soft material formulation as described herein, when cured, has a tear resistance of at least 150 N as determined by ASTM D624 for a specimen having a thickness of 2 mm. , in some embodiments, it has a tear resistance of 150 N/m to 500 N/m, or 150 to 400 N/m, or 200 N/m to 400 N/m, or 200 N/m to 350 N/m, and it , including any intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、引裂抵抗測定は、付与される引張力下で標本の破壊までの時間を決定するために使用される。 In some embodiments, tear resistance measurements are used to determine the time to failure of a specimen under an applied tensile force.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、2mmの厚さを有する標本に対してASTM D624によって測定すると少なくとも9秒、例えば9~50、又は9~40、又は9~30、又は15~30秒の破壊までの時間を具備する。 In some embodiments, the soft material formulation as described herein, when cured, exhibits a hardness of at least 9 seconds, such as between 9 and 50 seconds, as measured by ASTM D624 on a specimen having a thickness of 2 mm. , or 9 to 40 seconds, or 9 to 30 seconds, or 15 to 30 seconds.

本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物は、良好な反応性、即ち配合物を含む吐出された層が、1秒未満の時間内で硬化条件にさらされるときに硬化されるか、及び/又は軟らかい造形用配合物から作られた硬化された層が(例えば以下の実施例の部分で示されるような)良好な接着性を示すという特徴を有する。 In some of the embodiments as described herein, the soft building compounds as described herein have good reactivity, i.e., the dispensed layer containing the formulation , cured when exposed to curing conditions in a time period of less than 1 second, and/or a cured layer made from a soft building compound (e.g., as shown in the Examples section below). ) It has the characteristic of exhibiting good adhesion.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物は、硬化条件にさらすと1秒以内で液体から固体に移行することを特徴とする。これらの実施形態の一部では、硬化条件は、UV照射、例えば、1W/cmでのUV照射である。一部の実施形態では、UV照射は、UV水銀(Hg)アーク灯(中圧、金属ハロゲン化物)である。一部の実施形態では、本明細書に記載されるような軟らかい造形用配合物は、硬化条件(例えば約300nm~約450nmの波長及び約1W/cmの出力密度で、例えば250W水銀アーク灯を使用するUV照射)にさらすと1秒以内に液体から固体に移行することを特徴とする。 In some embodiments, a soft building compound as described herein is characterized by a transition from liquid to solid within 1 second upon exposure to curing conditions. In some of these embodiments, the curing condition is UV radiation, for example UV radiation at 1 W/ cm2 . In some embodiments, the UV radiation is a UV mercury (Hg) arc lamp (medium pressure, metal halide). In some embodiments, a soft building compound as described herein is cured under curing conditions (e.g., a 250W mercury arc lamp at a wavelength of about 300 nm to about 450 nm and a power density of about 1 W/ cm2). It is characterized by a transition from liquid to solid within 1 second upon exposure to UV irradiation (using UV radiation).

液体から固体への移行のために要求される時間は、従来公知のDSC測定を使用して決定されることができる。 The time required for liquid to solid transition can be determined using conventionally known DSC measurements.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、AMシステムとの良好な適合性、即ちそれが(例えば上記のように粘度及び粘度安定性、熱安定性などに関して)システム操作条件に合致することによって特徴づけられる。 In part of any of the embodiments described herein, a soft build material formulation as described herein has good compatibility with an AM system, i.e., it has characterized by meeting system operating conditions (with respect to viscosity and viscosity stability, thermal stability, etc.).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、3Dインクジェット印刷であるAMとの良好な適合性、即ちそれがインクジェット印刷ヘッド内で噴射可能、適合可能であり、本明細書に記載されたようなインクジェット印刷ヘッドを使用するために好適な粘度、及び少なくとも24時間、好ましくは少なくとも48時間、25~75℃での粘度安定性を具備することによって特徴づけられる。 In part of any of the embodiments described herein, a soft build material formulation as described herein has good compatibility with AM, 3D inkjet printing, i.e., it jettable, compatible, and of a viscosity suitable for use in an inkjet printhead as described herein, and at 25-75° C. for at least 24 hours, preferably at least 48 hours. It is characterized by having a viscosity stability of

本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、少なくとも1ヶ月、又は少なくとも2,3,4,5ヶ月、さらには少なくとも6ヶ月の安定性(貯蔵安定性)、即ち配合物が示された時間の貯蔵でも実質的に同じ特性(例えば本明細書に記載された特性のいずれか)を具備することによって特徴づけられる。 In some of any of the embodiments as described herein, the soft building material formulation as described herein is maintained for at least 1 month, or at least 2, 3, 4, 5 months. and further stability (storage stability) of at least 6 months, i.e. by the formulation having substantially the same properties (e.g. any of the properties described herein) upon storage for the indicated time. characterized.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、少なくとも1ヶ月、又は少なくとも2,3,4,5ヶ月、さらには少なくとも6ヶ月の安定性(貯蔵安定性)、即ち配合物が示された時間の貯蔵(例えば室温)でも実質的に同じ外観(例えば色)を具備することによって特徴づけられる。 In some of any of the embodiments described herein, the soft building material formulation as described herein is maintained for at least 1 month, or at least 2, 3, 4, 5 months, and even is characterized by a stability (storage stability) of at least 6 months, ie, the formulation has substantially the same appearance (eg, color) upon storage (eg, room temperature) for the indicated time.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、硬化性配合物であり、一部の実施形態では、配合物は、本明細書に記載されたような硬化条件(例えば硬化エネルギー)にさらすときに重合可能である材料を含むことによって硬化可能である。以下にさらに詳細に記載されるように、硬化性配合物中の材料の全てが、配合物を硬化性にするように硬化性であるべきというわけではない。従って、本明細書を通じて、本明細書に記載されたいずれかの配合物に関して、配合物は、配合物中の材料の少なくとも一種が硬化可能であるとき、又は硬化条件にさらすときに重合可能であるとき、硬化性であるとして規定される。 In some of any of the embodiments described herein, the soft building material formulation as described herein is a curable formulation; is curable by including a material that is polymerizable when exposed to curing conditions (eg, curing energy) as described herein. As described in more detail below, not all of the materials in a curable formulation should be curable to make the formulation curable. Thus, throughout this specification, with respect to any formulation described herein, the formulation is intended to be polymerizable when at least one of the materials in the formulation is curable or when exposed to curing conditions. Sometimes defined as being curable.

本明細書を通じて、「硬化性(硬化可能な)材料」は、本明細書に記載されるように、硬化条件(例えば硬化エネルギー)にさらすとき、凝固又は固化して固化(例えば硬化)された材料を形成する化合物(一般的にはモノマー又はオリゴマー化合物であるが、任意選択的にポリマー材料)である。硬化性材料は、一般的に重合可能な材料であり、それは、好適な硬化条件(例えばエネルギー源)にさらすときに重合及び/又は架橋を受ける。 Throughout this specification, a "curable (hardenable) material" refers to a material that solidifies or solidifies (e.g., cures) when exposed to curing conditions (e.g., curing energy), as described herein. The compound forming the material (generally a monomeric or oligomeric compound, but optionally a polymeric material). A curable material is generally a polymerizable material that undergoes polymerization and/or crosslinking when exposed to suitable curing conditions (eg, an energy source).

本実施形態による硬化性材料はまた、硬化エネルギーに、しかしむしろ硬化条件(例えば化学薬剤にさらす)にさらすことなく、又は単に環境にさらすだけで固化又は凝固(硬化)する材料を包含する。 Curable materials according to this embodiment also include materials that harden or solidify (cure) without exposure to curing energy, but rather to curing conditions (eg, exposure to chemical agents) or simply upon exposure to an environment.

本明細書に使用される用語「硬化性(硬化可能)」及び「凝固性(凝固可能)」は、交換可能である。 As used herein, the terms "curable" and "curable" are interchangeable.

本発明の一部の実施形態によれば、本明細書に記載されたような硬化性材料は、重合を受けると固化し、本明細書では重合可能な(重合性)材料として言及される。 According to some embodiments of the invention, curable materials as described herein solidify upon undergoing polymerization and are referred to herein as polymerizable materials.

重合は、例えばフリーラジカル重合、カチオン重合、又はアニオン重合であることができ、各々は、本明細書に記載されるように、例えば放射線、熱などの硬化エネルギー又は硬化エネルギー以外の硬化条件にさらすと誘導されることができる。 The polymerization can be, for example, free radical polymerization, cationic polymerization, or anionic polymerization, each of which involves exposure to curing energy or curing conditions other than curing energy, such as radiation, heat, etc., as described herein. can be induced.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、光重合可能な材料であり、それは、本明細書に記載されるように、放射線にさらされると重合するか、及び/又は架橋を受けるものであり、一部の実施形態では、硬化性材料は、UV硬化性材料であり、それは、本明細書に記載されるように、UV又はUV-vis放射線にさらされると重合するか、及び/又は架橋を受けるものである。 In some of any of the embodiments described herein, the curable material is a photopolymerizable material, which polymerizes upon exposure to radiation, as described herein. , and/or undergo crosslinking, and in some embodiments, the curable material is a UV curable material, which is exposed to UV or UV-vis radiation, as described herein. When exposed, it polymerizes and/or undergoes crosslinking.

一部の実施形態では、本明細書に記載されるような硬化性材料は、光誘導性フリーラジカル重合を介して重合する光重合可能な材料である。あるいは、硬化性材料は、光誘導されたカチオン重合によって重合する光重合可能な材料である。 In some embodiments, a curable material as described herein is a photopolymerizable material that polymerizes via light-induced free radical polymerization. Alternatively, the curable material is a photopolymerizable material that polymerizes by photoinduced cationic polymerization.

本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、モノマー、オリゴマー、又は短鎖ポリマーであることができ、各々は、本明細書に記載されるように重合可能及び/又は架橋可能である。 In some of the embodiments described herein, the curable material can be a monomer, oligomer, or short chain polymer, each capable of being polymerized as described herein. and/or crosslinkable.

本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料が硬化条件(例えば放射線)にさらされるとき、それは、鎖延長及び架橋のいずれか一つ又はそれらの組み合わせによって固化(硬化、凝固)する。 In some of the embodiments described herein, when the curable material is exposed to curing conditions (e.g., radiation), it hardens (by any one or a combination of chain extension and crosslinking). harden, solidify).

本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、重合反応が起こる条件(例えば硬化エネルギー)にさらされるとき、重合又は共重合反応で重合又は共重合材料を形成することができるモノマー又はモノマーの混合物である。かかる硬化性材料はまた、本明細書においてモノマー硬化性材料として言及される。 In some of the embodiments described herein, the curable material forms a polymerized or copolymerized material in a polymerization or copolymerization reaction when exposed to conditions (e.g., curing energy) that cause the polymerization reaction to occur. A monomer or a mixture of monomers that can be used. Such curable materials are also referred to herein as monomer curable materials.

本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、重合又は共重合反応が起こる硬化条件(例えば硬化エネルギー)にさらされるとき、重合又は共重合反応で重合又は共重合材料を形成することができるオリゴマー又はオリゴマーの混合物である。かかる硬化性材料はまた、本明細書においてオリゴマー硬化性材料として言及される。 In some of the embodiments described herein, the curable material is polymerized or copolymerized in a polymerization or copolymerization reaction when exposed to curing conditions (e.g., curing energy) in which the polymerization or copolymerization reaction occurs. An oligomer or mixture of oligomers that can form a polymeric material. Such curable materials are also referred to herein as oligomeric curable materials.

本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、モノマーであるか又はオリゴマーであるかにかかわらず、単官能硬化性材料又は多官能硬化性材料であることができる。 In some of the embodiments described herein, the curable material may be a monofunctional curable material or a multifunctional curable material, whether monomeric or oligomeric. can.

本明細書では、単官能硬化性材料は、硬化エネルギー(例えば放射線)にさらされるときに重合を受けることができる一つの官能基を含む。 As used herein, a monofunctional curable material includes one functional group that can undergo polymerization when exposed to curing energy (eg, radiation).

多官能硬化性材料は、硬化エネルギーにさらされると重合を受けることができる、2つ又はそれより多い、例えば2つ、3つ、4つ又はそれより多い官能基を含む。多官能硬化性材料は、例えば二官能、三官能、又は四官能硬化性材料であることができ、それらは、それぞれ重合を受けることができる2つ、3つ又は4つの基を含む。多官能硬化性材料における2つ以上の官能基は、一般的に本明細書に規定されるように、連結部分によって互いに連結される。連結部分がオリゴマー又はポリマー部分であるとき、多官能基は、オリゴマー又はポリマー多官能硬化性材料である。多官能硬化性材料は、硬化エネルギーを受けるときに重合を受けることができ、及び/又は架橋剤として作用することができる。 Multifunctional curable materials contain two or more, such as two, three, four or more, functional groups that can undergo polymerization when exposed to curing energy. Multifunctional curable materials can be, for example, difunctional, trifunctional or tetrafunctional curable materials, which each contain two, three or four groups capable of undergoing polymerization. Two or more functional groups in a multifunctional curable material are linked together by a linking moiety, generally as defined herein. When the linking moiety is an oligomeric or polymeric moiety, the multifunctional group is an oligomeric or polymeric multifunctional curable material. Multifunctional curable materials can undergo polymerization and/or act as crosslinkers when subjected to curing energy.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、合成の非生物の配合物であり、合成材料から本質的に構成される。 According to some of any of the embodiments described herein, the formulation is a synthetic, non-living formulation and consists essentially of synthetic materials.

本明細書で使用される用語「合成材料」は、生きている対象中に固有に存在しない材料、一般的に有機材料を記載する。この用語は、非生物の(例えば有機)材料、自然に存在しない(例えば有機)材料、及び/又は合成して作られる(例えば有機)材料を包含する。 The term "synthetic material" as used herein describes materials that are not naturally present in living subjects, generally organic materials. The term encompasses non-living (eg, organic) materials, non-naturally occurring (eg, organic) materials, and/or synthetically produced (eg, organic) materials.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、生物材料を欠いている。 According to some of any of the embodiments described herein, the formulation is devoid of biological material.

本明細書に使用される「生物材料(biological material)」は、本明細書に記載されるように生きている対象中に固有に存在する材料、一般的に有機材料を意味する。かかる有機材料は、例えば細胞及び細胞構成要素、タンパク質(酵素、ホルモン、レセプター、リガンドなど)、ペプチド、核酸、遺伝子、アミノ酸を包含する。 As used herein, "biological material" refers to materials that are naturally present in living subjects, generally organic materials, as described herein. Such organic materials include, for example, cells and cell components, proteins (enzymes, hormones, receptors, ligands, etc.), peptides, nucleic acids, genes, amino acids.

「欠いている」は、配合物の全重量の1%未満、又は0.5%未満、又は0.1%未満、又は0.05%未満、又は0.01%未満、又は0.005%未満、又は0.001%未満、及びそれら未満(ゼロを含む)を意味する。 "Lacking" means less than 1%, or less than 0.5%, or less than 0.1%, or less than 0.05%, or less than 0.01%, or 0.005% of the total weight of the formulation. means less than, or less than 0.001%, and less than these (including zero).

本発明の一部は、水を含む配合物を企図していることを理解すべきである。 It should be understood that part of this invention contemplates formulations that include water.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、細胞化されていない、即ち生物細胞又は細胞構成要素を欠いている。 According to some of any of the embodiments described herein, the formulation is non-cellularized, ie, devoid of biological cells or cellular components.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、10重量%未満、又は8重量%未満、又は5重量%未満、又はさらにそれより小さい重量%未満の量で水を含み、又は本明細書に規定されたように水を欠いている。 According to some of the embodiments described herein, the formulation has an amount of less than 10% by weight, or less than 8% by weight, or less than 5% by weight, or even less by weight. or devoid of water as defined herein.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、硬化条件にさらされるときにヒドロゲルを形成しないようなものである。 According to some of any of the embodiments described herein, the formulation is such that it does not form a hydrogel when exposed to curing conditions.

本明細書及び業界で使用されるように、用語「ヒドロゲル」は、固体相として三次元繊維ネットワークを含み、さらに繊維ネットワーク内に閉じ込められた水溶液を含む材料を記載する。 As used herein and in the industry, the term "hydrogel" describes a material that includes a three-dimensional fibrous network as the solid phase and further includes an aqueous solution entrapped within the fibrous network.

好ましくは本明細書に記載された他の特徴の一つ以上、好ましくは全てと組み合わされる、示されたようなショア硬度を具備するいずれの配合物も本明細書に記載された付加製造法において企図される。 Any formulation with Shore hardness as indicated, preferably combined with one or more, preferably all, of the other features described herein may be used in the additive manufacturing process described herein. planned.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料は、硬化性材料及び非硬化性ポリマー材料の組み合わせを含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the soft build material includes a combination of curable and non-curable polymeric materials.

本明細書において、軟らかい配合物中の材料に関する「非硬化性」は、硬化性材料が凝固する硬化条件にさらされるときに材料が凝固しないことを意味する。非硬化性材料は、重合性及び/又は架橋性基を欠くか、又は重合性及び/又は架橋性基を含むことができるが、重合及び/又は架橋が、硬化性材料が凝固する硬化条件にさらされるときに実施されない材料であることができる。 As used herein, "non-curable" with respect to a material in a soft formulation means that the material does not solidify when exposed to curing conditions that would solidify a curable material. The non-curable material may lack polymerizable and/or crosslinkable groups or may contain polymerizable and/or crosslinkable groups, but the polymerization and/or crosslinking may occur under curing conditions in which the curable material solidifies. It can be a material that does not perform when exposed.

一部の実施形態では、非硬化性材料は、重合性及び/又は架橋性基を欠いている。 In some embodiments, non-curable materials lack polymerizable and/or crosslinkable groups.

本実施形態で使用するために好適であり、工程条件、物体条件(例えば本明細書に記載された軟らかい身体組織の硬度を具備する)に合致し、かつエラストマー硬化性配合に適合する例示的な軟らかい材料配合物、及びその設計は、以下の実施例の部分で与えられる。 Exemplary examples that are suitable for use in this embodiment, meet process conditions, object conditions (e.g., have the hardness of soft body tissues described herein), and are compatible with elastomeric curable formulations. The soft material formulation and its design are given in the Examples section below.

かかる軟らかい造形用配合物は、印刷性、他の硬化性配合物との適合性、及び印刷された物体の機械特性のような特性が与えられるように、非硬化性材料のタイプ及び量、及び硬化性材料のタイプ及び量を操作することによって得られる。本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料及び非硬化性材料を含み、非硬化性材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の約10~約49重量%、又は約10~約30重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 Such soft building formulations are controlled by the type and amount of non-curable material and the amount of non-curable material to provide properties such as printability, compatibility with other curable formulations, and mechanical properties of the printed object. obtained by manipulating the type and amount of curable material. According to some of any of the embodiments described herein, the soft build material formulation includes a curable material and a non-curable material, and the total amount of non-curable material is the soft build material formulation. It ranges from about 10 to about 49%, or from about 10 to about 30%, by weight of the total amount of matter, including any intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の20~40重量%又は25~40重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some embodiments, the total amount of non-curable polymeric material ranges from 20 to 40% by weight or from 25 to 40% by weight of the total amount of the soft building compound, including any intermediate value and Including subranges between.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料及び非硬化性材料を含み、硬化性材料の全量と非硬化性材料の全量の比は、4:1~1.1:1、又は3:1~2:1の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the soft build material formulation includes a curable material and a non-curable material, a total amount of the curable material and a total amount of the non-curable material. The ratio ranges from 4:1 to 1.1:1, or from 3:1 to 2:1, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の約55~約70重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 According to some of the embodiments described herein, the total amount of curable material ranges from about 55 to about 70% by weight of the total amount of the soft building compound, which including intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料は、少なくとも一種の単官能硬化性材料及び少なくとも一種の多官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the curable material includes at least one monofunctional curable material and at least one multifunctional curable material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、単官能硬化性材料の量は、軟らかい材料配合物の全量の約50~約89重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 According to some of the embodiments described herein, the amount of monofunctional curable material ranges from about 50% to about 89% by weight of the total amount of the soft material formulation, which and intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料の量は、軟らかい材料配合物の全量の約1~約10重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 According to some of the embodiments described herein, the amount of multifunctional curable material ranges from about 1 to about 10% by weight of the total amount of the soft material formulation, which and intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本明細書に記載される軟らかい造形用材料配合物は、単官能硬化性材料、多官能硬化性材料、及び非硬化性ポリマー材料を含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the soft building material formulations described herein include monofunctional curable materials, multifunctional curable materials, and non-curable Contains polymeric materials.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、50重量%より多い硬化性材料を含み、即ち単官能及び多官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の少なくとも51重量%である。 In some of the embodiments described herein, the formulation comprises greater than 50% by weight of curable material, i.e., the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials is less than or equal to the total amount of the formulation. At least 51% by weight.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能及び多官能硬化性材料の全量は、配合物の全重量の51~90重量%又は~89重量%の範囲であり、一部の実施形態では55~70重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 As part of any of the embodiments described herein, the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials ranges from 51 to 90% or ~89% by weight of the total weight of the formulation; In some embodiments, the range is 55-70% by weight, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の50~60重量%、又は55~60重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of the embodiments described herein, the total amount of monofunctional curable material ranges from 50 to 60%, or from 55 to 60% by weight of the total amount of the formulation, which including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、多官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の3~10重量%、又は5~10重量%の範囲、例えば7重量%であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 As part of any of the embodiments described herein, the total amount of multifunctional curable material ranges from 3 to 10%, or from 5 to 10%, such as 7% by weight of the total amount of the formulation. , which includes any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料の全量は、配合物の全量の10~49重量%、又は20~45重量%、又は25~40重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of the embodiments described herein, the total amount of non-curable material is between 10 and 49%, or between 20 and 45%, or between 25 and 40% by weight of the total amount of the formulation. A range, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、以下のものを含む:
配合物の全重量の50~89重量%(それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む)の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能硬化性材料;
配合物の全重量の10~49重量%(それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む)の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された非硬化性ポリマー材料;及び
配合物の全重量の1~10重量%(それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む)の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された多官能硬化性材料。
In some of the embodiments described herein, the formulation includes:
In any of the respective embodiments described herein in an amount ranging from 50 to 89% by weight of the total weight of the formulation, including any intermediate values and subranges therebetween. Monofunctional curable materials;
In any of the respective embodiments described herein in an amount ranging from 10 to 49% by weight of the total weight of the formulation, including any intermediate values and subranges therebetween. a non-curable polymeric material; and in any of its respective embodiments in an amount ranging from 1 to 10% by weight of the total weight of the formulation, including any intermediate values and subranges therebetween. Multifunctional curable materials described herein.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、前記単官能及び前記多官能の硬化性材料の全量と、前記非硬化性ポリマー材料の比は、4:1~1.1:1、又は3:1~2:1の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the ratio of the total amount of said monofunctional and said multifunctional curable material to said non-curable polymeric material is from 4:1 to 1.1: 1, or 3:1 to 2:1, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、以下のように選択される:
(i)前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、かつ/又は
(ii)前記非硬化性ポリマー材料が、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、かつ/又は
(iii)前記単官能硬化性材料及び前記多官能硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む。
In part of any of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation are selected as follows:
(i) said non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, and/or (ii) said non-curable polymeric material has a molecular weight of less than 0°C or less than -10°C or - has a Tg of less than 20°C, and/or (iii) at least 80% by weight of the total amount of said monofunctional curable material and said multifunctional curable material, when cured, is less than 0°C or less than -10°C. or a curable material with a Tg of less than -20°C.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、以下のように選択される:
非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、かつ/又は
単官能及び多官能の硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む。
In part of any of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation are selected as follows:
the non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, the non-curable polymeric material has a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C, and/ or At least 80% by weight of the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials comprises a curable material that, when cured, has a Tg of less than 0°C, or less than -10°C, or less than -20°C.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含むように選択される。一部のかかる実施形態では、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも85重量%又は少なくとも90重量%又は少なくとも95重量%又は100重量%は、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む。 In some of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation comprise at least 80% by weight of the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials. Selected to include curable materials that, when cured, have a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C. In some such embodiments, at least 85% or at least 90% or at least 95% or 100% by weight of the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials is below 0°C or -10°C when cured. C. or less than -20.degree. C. or less than -20.degree.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含むように選択される。 In some of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation comprise at least 80% by weight of the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials. Selected to include a curable material that, when cured, has a Tg of less than -20°C.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、以下のように選択される:
非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、単官能及び多官能の硬化性材料全量の少なくとも80重量%が、本明細書に記載されるように、硬化されたとき、-20℃未満のTgを具備する。
In part of any of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation are selected as follows:
The non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, as described herein, and the non-curable polymeric material has a molecular weight of 0 Daltons, as described herein. or less than -10°C or less than -20°C, when at least 80% by weight of the total monofunctional and multifunctional curable material is cured as described herein; It has a Tg of less than -20°C.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び/又は非硬化性材料は、以下のように選択される:
非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、-20℃未満のTgを具備し、単官能及び多官能の硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、本明細書に記載されるように、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む。
In part of any of the embodiments described herein, the curable and/or non-curable materials included in the formulation are selected as follows:
The non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 2000 Daltons, as described herein, and the non-curable polymeric material has a Tg of less than -20°C, as described herein. and at least 80% by weight of the total amount of monofunctional and multifunctional curable materials have a temperature of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C when cured as described herein. A curable material having a Tg.

本明細書において全体を通して、「T」は、E”曲線の極大値の位置として規定されるガラス転移温度を示し、E”は、温度の関数としての材料の損失弾性率である。 Throughout this specification, "T g " refers to the glass transition temperature defined as the location of the maximum of the E" curve, and E" is the loss modulus of the material as a function of temperature.

大まかに言うと、温度がT温度を含む温度範囲内で上昇すると、材料、好ましくはポリマー材料の状態は、徐々にガラス状態からゴム状態に変化する。 Broadly speaking, as the temperature increases within a temperature range that includes the Tg temperature, the state of the material, preferably a polymeric material, gradually changes from a glassy state to a rubbery state.

本明細書において「T範囲」は、E”値が上で規定されたようなT温度でその値の少なくとも半分である(例えばその値以下であることができる)温度範囲である。 As used herein, a "T g range" is a temperature range in which the E " value is at least half of (eg, can be less than) the T g temperature as defined above.

いかなる特定の理論にも拘束されたくないが、ポリマー材料の状態は、上で規定されたようなT範囲内でガラス状態からゴム状態に徐々に変化することが想定される。本明細書において、用語「T」は、本明細書に規定されたようなT範囲内のいかなる温度も示す。 Without wishing to be bound by any particular theory, it is assumed that the state of the polymeric material gradually changes from a glass state to a rubber state within the T g range as defined above. As used herein, the term " Tg " refers to any temperature within the Tg range as defined herein.

本明細書において、MWとして略される用語「分子量」は、ポリマー材料に言及するとき、ポリマー材料の重量平均分子量を記載する、Mwとして業界で知られた値を示す。 As used herein, the term "molecular weight", abbreviated as MW, when referring to polymeric materials, refers to the value known in the industry as Mw, which describes the weight average molecular weight of the polymeric material.

本明細書を通じて、用語「重量%」又は「重量百分率」又は「%wt」が、造形用配合物の実施形態の文脈において示されるときはいつでも、それは、それぞれの未硬化の造形用配合物の全重量の重量百分率を意味する。 Throughout this specification, whenever the term "wt%" or "weight percentage" or "% wt" is given in the context of an embodiment of a building compound, it refers to the weight of the respective uncured building compound. Means weight percentage of total weight.

非硬化性ポリマー材料:
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、少なくとも500又は少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量、例えば500~4000又は900~1400、好ましくは1000~4000又は1500~4000、又はより好ましくは2000~4000又は2500~4000又は1500~3500ダルトンの範囲の分子量を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
Non-curable polymer material:
In some of the embodiments described herein, the non-curable material has a molecular weight of at least 500 or at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, such as from 500 to 4000 or from 900 to 1400, preferably from 1000 -4000 or 1500-4000, or more preferably 2000-4000 or 2500-4000 or 1500-3500 Daltons, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満、例えば0~-40℃又は-20~-40℃の範囲のTgを具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the non-curable material is less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C, such as 0 to -40°C or -20 to -40°C. including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、本明細書に記載されるように、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量、及び本明細書に記載されるように、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する。 In some of the embodiments described herein, the non-curable material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, as described herein, and As described, it has a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C.

一部の実施形態では、非硬化性材料は、造形用材料配合物において、及び硬化で得られた硬化された(軟らかい)材料において、本質的に同じ特性(例えば分子量及び/又はTg)を具備する。 In some embodiments, the non-curable material has essentially the same properties (e.g., molecular weight and/or Tg) in the build material formulation and in the resulting cured (soft) material upon curing. do.

本明細書で使用される材料に関する用語「ポリマー(polymeric)」は、ポリマー及びコポリマー(ブロックコポリマーを含む)を包含する。 As used herein, the term "polymeric" with respect to materials includes polymers and copolymers (including block copolymers).

本明細書において、用語「ブロックコポリマー」は、組成又は構造で異なる規則的に又は統計的に交互の二つ以上の異なるホモポリマーブロックからなるコポリマーを記載する。ブロックコポリマー中の各ホモポリマーブロックは、一つのタイプの重合されたモノマーを表わす。 As used herein, the term "block copolymer" describes a copolymer consisting of two or more different regularly or statistically alternating homopolymer blocks that differ in composition or structure. Each homopolymer block in a block copolymer represents one type of polymerized monomer.

上述のMW及び/又はTgを具備するポリマー材料は、例えば本明細書に規定されたような一種以上のポリ(アルキレングリコール)(例えばポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、及びそれらのブロックコポリマー(例えばpluronic(登録商標)ブロックコポリマー)を含む)を含むポリマー又はブロックコポリマーを含む。 Polymeric materials having the above-mentioned MW and/or Tg may include, for example, one or more poly(alkylene glycols) (e.g., poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), and blocks thereof, as defined herein). Polymers or block copolymers, including copolymers (including, for example, pluronic® block copolymers).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性ポリマー材料は、ポリプロピレングリコールを含む。 In some of any of the embodiments described herein, the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol.

一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、ポリ(プロピレングリコール)であり、一部の実施形態では、それは、約2000ダルトン又はそれより大きい(例えば2000,2200,2400,2500,2600,2800、又は3000ダルトン)のMW(それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む)を有するポリプロピレングリコールである。 In some embodiments, the non-curable polymeric material is poly(propylene glycol), which in some embodiments is about 2000 Daltons or greater (e.g., 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2,800, or 3,000 Daltons), including any intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである。 In some embodiments, the non-curable polymeric material is a block copolymer that includes at least one polypropylene glycol block.

一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、一つ以上のポリプロピレングリコールブロック及び一つ以上のポリエチレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである。かかるブロックコポリマーは、例えばPEG-PPG-PEG又はPEG-PPG又はPEG-PPG-PEG-PPG又はPPG-PEG-PPG、又はいずれかの組み合わせ及びいずれかの順序のいずれかの他の数のブロックからなることができる。 In some embodiments, the non-curable polymeric material is a block copolymer that includes one or more polypropylene glycol blocks and one or more polyethylene glycol blocks. Such block copolymers may be made of, for example, PEG-PPG-PEG or PEG-PPG or PEG-PPG-PEG-PPG or PPG-PEG-PPG, or any other number of blocks in any combination and in any order. can become.

これらの実施形態の一部では、ブロックコポリマー中のポリ(エチレングリコール)の全量は、10重量%以下である。 In some of these embodiments, the total amount of poly(ethylene glycol) in the block copolymer is 10% by weight or less.

従って、例えば、上記の例示的なブロックコポリマーでは、PEGブロックの長さは、PEGの全量が10重量%以下であるようなものである。代表的な限定されない例として、これらの実施形態によるPEG-PPG-PEGブロックコポリマーは、PEG(A重量%)-PPG(B重量%)-PEG(C重量%)を含み、A+C≦10及びB≧90、例えばA+C=10及びB=90であるか、又はA+C=7及びB=93であるか、又はA+C=5及びB=95である。同様に、PPG-PEG-PPGブロックコポリマーは、PPG(A重量%)-PEG(B重量%)-PPG(C重量%)であり、A+C≧90及びB≦10であり、例えばA+C=90及びB=10、又はA+C=93及びB=7、又はA+C=95及びB=5である。 Thus, for example, in the exemplary block copolymers described above, the length of the PEG blocks is such that the total amount of PEG is 10% by weight or less. As a representative non-limiting example, a PEG-PPG-PEG block copolymer according to these embodiments comprises PEG (wt% A)-PPG (wt% B)-PEG (wt% C), where A+C≦10 and B ≧90, for example A+C=10 and B=90, or A+C=7 and B=93, or A+C=5 and B=95. Similarly, a PPG-PEG-PPG block copolymer is PPG (wt% A)-PEG (wt% B)-PPG (wt% C), where A+C≧90 and B≦10, such as A+C=90 and B=10, or A+C=93 and B=7, or A+C=95 and B=5.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ブロックコポリマーは、少なくとも2000ダルトンのMWを有する。 In some of any of the embodiments described herein, the block copolymer has a MW of at least 2000 Daltons.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、PEG及びPPGブロックコポリマーについて本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ポリプロピレングリコールブロックの数とポリエチレングリコールブロックの数の比は、少なくとも1.2:1又は少なくとも1.5:1又は少なくとも2:1である。例示的なかかるブロックコポリマーは、PPG-PEG-PPGである。別の例示的なブロックコポリマーは、PPG-PEG-PPG-PEG-PPGである。 In some parts of any of the embodiments described herein, for PEG and PPG block copolymers, the number of polypropylene glycol blocks and the number of polyethylene glycol blocks The numerical ratio is at least 1.2:1 or at least 1.5:1 or at least 2:1. An exemplary such block copolymer is PPG-PEG-PPG. Another exemplary block copolymer is PPG-PEG-PPG-PEG-PPG.

代替的に又は追加的に、PEG及びPPGブロックコポリマーについて本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ブロックコポリマー中のポリプロピレングリコール主鎖単位の全数とポリエチレングリコール主鎖単位の全数の比は、少なくとも2:1又は少なくとも3:1又は少なくとも4:1又は少なくとも5:1又は少なくとも6:1である。例示的なかかるブロックコポリマーは、かかる比を有する、PEG-PPG-PEGコポリマー又はPEG-PPG-PEG-PPG又はPEG-PPG-PEG-PPG-PEGである。 Alternatively or additionally, in some of the embodiments described herein for PEG and PPG block copolymers, the total number of polypropylene glycol backbone units and the total number of polyethylene glycol backbone units in the block copolymer The ratio of is at least 2:1 or at least 3:1 or at least 4:1 or at least 5:1 or at least 6:1. Exemplary such block copolymers are PEG-PPG-PEG copolymers or PEG-PPG-PEG-PPG or PEG-PPG-PEG-PPG-PEG with such ratios.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、水における低溶解性(例えば20%以下又は10%以下又はそれより小さい)、又は不溶解性であることによって特徴づけられる。 As part of any of the embodiments described herein, the non-curable material has low solubility (e.g., 20% or less or 10% or less) or insolubility in water. characterized by

これらの実施形態の文脈において、用語「水溶解性」は、溶液が濁る(不透明)になる前の100グラムの水に加えられるポリマー材料の重量%を記載する。 In the context of these embodiments, the term "water solubility" describes the weight percent of a polymeric material that can be added to 100 grams of water before the solution becomes cloudy (opaque).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、水における低混和性(例えば20%未満又は10%未満又はそれより小さい)又は不混和性であることによって特徴づけられる。 In some of the embodiments described herein, the non-curable material has low miscibility (e.g., less than 20% or less than 10% or less) or immiscibility in water. characterized.

単官能ポリマー材料:
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTg、例えば0~-40℃又は-20~-40℃の範囲のTgを具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
Monofunctional polymer materials:
In some of the embodiments described herein, the monofunctional curable material has a Tg of less than -10°C or less than -20°C when cured, such as from 0 to -40°C or -20°C. with a Tg ranging from -40°C, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本実施形態の文脈において使用可能な単官能硬化性材料は、以下の式によって表わされることができる。
P-R
式中、Pは、重合可能な基であり、Rは、本明細書に記載されるような炭化水素であり、それは、本明細書に記載されるように一つ以上の置換基によって置換され、さらに任意選択的に一つ以上のヘテロ原子によって中断される。
As part of any of the embodiments described herein, monofunctional curable materials that can be used in the context of this embodiment can be represented by the following formula:
P-R
where P is a polymerizable group and R is a hydrocarbon as described herein, which is substituted with one or more substituents as described herein. , further optionally interrupted by one or more heteroatoms.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、Pは、光重合可能な基であり、一部の実施形態では、それは、UV硬化性基であり、従って硬化性材料は、光重合性であるか又はUV硬化性である。一部の実施形態では、Pは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド又はメタクリルアミドのようなアクリル重合可能な基であり、かかる硬化性基は、まとめて以下の式Aによって表わされることができる:

Figure 0007348162000001
式中、R及びRの少なくとも一つは、本明細書に規定されるような炭化水素であるか、及び/又はそれを含む。 In some of any of the embodiments described herein, P is a photopolymerizable group, and in some embodiments it is a UV-curable group, so the curable material is It is photopolymerizable or UV curable. In some embodiments, P is an acrylic polymerizable group such as acrylate, methacrylate, acrylamide, or methacrylamide, and such curable groups can be represented collectively by Formula A below:
Figure 0007348162000001
wherein at least one of R 1 and R 2 is and/or comprises a hydrocarbon as defined herein.

式I中の=CH基は、重合可能な基を表わし、一部の実施形態によれば、UV硬化性基であり、従って単官能硬化性材料は、UV硬化性材料である。 The = CH2 group in Formula I represents a polymerizable group and, according to some embodiments, is a UV-curable group, and thus the monofunctional curable material is a UV-curable material.

一部の実施形態では、Rは、カルボキシレートであり、Rは、水素であり、化合物は、単官能アクリレートである。一部の実施形態では、Rは、カルボキシレートであり、Rは、メチルであり、化合物は、単官能メタクリレートである。RがカルボキシレートでありかつRが水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「(メタ)アクリレート」として言及される。 In some embodiments, R 1 is carboxylate, R 2 is hydrogen, and the compound is a monofunctional acrylate. In some embodiments, R 1 is carboxylate, R 2 is methyl, and the compound is a monofunctional methacrylate. Curable materials in which R 1 is carboxylate and R 2 is hydrogen or methyl are collectively referred to herein as "(meth)acrylates."

これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基は、-C(=O)-ORとして表わされ、Rは、本明細書に記載されるような炭化水素である。 In some of any of these embodiments, the carboxylate group is represented as -C(=O)-OR a , where R a is a hydrocarbon as described herein.

一部の実施形態では、Rは、アミドであり、Rは、水素であり、化合物は、単官能アクリルアミドである。一部の実施形態では、Rは、アミドであり、Rは、メチルであり、化合物は、単官能メタアクリルアミドである。RがアミドでありかつRが水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「(メタ)アクリルアミド」として言及される。 In some embodiments, R 1 is amide, R 2 is hydrogen, and the compound is a monofunctional acrylamide. In some embodiments, R 1 is amide, R 2 is methyl, and the compound is a monofunctional methacrylamide. Curable materials in which R 1 is amide and R 2 is hydrogen or methyl are collectively referred to herein as "(meth)acrylamides."

これらの実施形態のいずれかの一部では、アミド基は、-C(=O)-NRbRaとして表わされ、Ra及びRbの各々は、水素及び炭化水素から独立して選択され、少なくとも1つが、本明細書に記載されたような炭化水素である。 In some of any of these embodiments, the amide group is represented as -C(=O)-NRbRa, where each of Ra and Rb is independently selected from hydrogen and a hydrocarbon, and at least one is , a hydrocarbon as described herein.

(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミドは、本明細書において集合的に(メタ)アクリル材料として言及される。 (Meth)acrylates and (meth)acrylamides are collectively referred to herein as (meth)acrylic materials.

及びRの一方又は両方がポリマー又はオリゴマー部分を含むとき、式Aの単官能硬化性化合物は、それぞれ例示的なポリマー又はオリゴマー単官能硬化性材料である。そうでなければ、それは、例示的なモノマー単官能硬化性材料である。 When one or both of R 1 and R 2 include polymeric or oligomeric moieties, the monofunctional curable compounds of Formula A are exemplary polymeric or oligomeric monofunctional curable materials, respectively. Otherwise, it is an exemplary monomeric monofunctional curable material.

一般的に、炭化水素の化学組成(式A中にもし存在するなら、Rは、P-R式、又はRa/Rbである)は、硬化性材料及びそれから形成された硬化材料が親水性、疎水性又は両親媒性であるかどうかを決定する。 Generally, the chemical composition of the hydrocarbon (if present in formula A, R 1 is of the PR formula, or Ra/Rb) is such that the curable material and the curable material formed therefrom are hydrophilic. , determine whether it is hydrophobic or amphipathic.

本明細書を通じて使用される用語「親和性」は、一般的に水素結合によって、水分子との結合の一時的な形成の役割をする材料又は材料の一部(例えば化合物中の化学基)の物理特性を記載する。 As used throughout this specification, the term "affinity" refers to a material or part of a material (e.g., a chemical group in a compound) that serves to temporarily form a bond with a water molecule, generally by hydrogen bonding. Describe physical properties.

親水性材料は、油又は他の疎水性溶媒中より水中において容易に溶解する。親水性材料は、例えばLogPがオクタノール及び水相で決定されるとき、0.5未満のLogPを有するものとして決定されることができる。 Hydrophilic materials dissolve more easily in water than in oil or other hydrophobic solvents. Hydrophilic materials can be determined as having a LogP of less than 0.5, for example when LogP is determined in octanol and aqueous phases.

親水性材料は、代替的に又は追加的に、Davies法によれば、少なくとも10又は少なくとも12の親油性/親水性バランス(HLB)を具備するものとして決定されることができる。 The hydrophilic material can alternatively or additionally be determined as having a lipophilic/hydrophilic balance (HLB) of at least 10 or at least 12 according to the Davies method.

本明細書を通じて使用される用語「両親媒性」は、親水性材料について本明細書に記載されるような親水性と、疎水性材料について本明細書に規定されるような疎水性又は親油性の両方を組み合わせた材料の特性を記載する。 As used throughout this specification, the term "amphiphilic" refers to hydrophilic, as defined herein for hydrophilic materials, and hydrophobic or lipophilic, as defined herein for hydrophobic materials. Describe the properties of a material that combines both.

両親媒性材料は、一般的に、本明細書に規定されるような親水性基と、本明細書に規定されるような疎水性基の両方を含み、水と水不混和性溶媒(油)の両方に実質的に溶解可能である。 Amphiphilic materials generally contain both hydrophilic groups, as defined herein, and hydrophobic groups, as defined herein, in water and in water-immiscible solvents (oils, etc.). ) is substantially soluble in both.

両親媒性材料は、LogPがオクタノール及び水相で決定されるとき、0.8~1.2、又は約1のLogPを有するものとして決定されることができる。 Amphiphilic materials can be determined as having a LogP of 0.8 to 1.2, or about 1, when LogP is determined in octanol and aqueous phases.

両親媒性材料は、代替的に又は追加的に、Davies法によれば、3~12、又は3~9の親油性/親水性バランス(HLB)を具備するものとして決定されることができる。 Amphiphilic materials can alternatively or additionally be determined as having a lipophilic/hydrophilic balance (HLB) of 3 to 12, or 3 to 9, according to the Davies method.

親水性材料又は材料の一部(例えば化合物中の化学基)は、一般的に電荷分極されかつ水素結合することができるものである。 A hydrophilic material or portion of a material (eg, a chemical group in a compound) is generally one that is charge polarized and capable of hydrogen bonding.

両親媒性材料は、一般的に、疎水性基に加えて、一つ以上の親水性基(例えば電荷分極基)を含む。 Amphiphilic materials generally contain one or more hydrophilic groups (eg, charge polarized groups) in addition to hydrophobic groups.

親水性材料又は基、及び両親媒性材料は、一般的に、水分子と強い水素結合を形成する一つ以上の電子供与ヘテロ原子を含む。かかるヘテロ原子は、限定されないが、水素及び窒素を含む。好ましくは、親水性材料又は基中の炭素原子の数とヘテロ原子の数の比は、10:1又はそれより小さく、例えば8:1、より好ましくは7:1、6:1、5:1又は4:1又はそれより小さい。材料及び基の親水性及び両親媒性はまた、材料又は化学基中の疎水性と親水性部分の間の比からもたらされ、上で示した比のみに依存しないことに注意すべきである。 Hydrophilic materials or groups and amphiphilic materials generally contain one or more electron-donating heteroatoms that form strong hydrogen bonds with water molecules. Such heteroatoms include, but are not limited to, hydrogen and nitrogen. Preferably, the ratio of the number of carbon atoms to the number of heteroatoms in the hydrophilic material or group is 10:1 or less, such as 8:1, more preferably 7:1, 6:1, 5:1. or 4:1 or less. It should be noted that the hydrophilicity and amphiphilicity of materials and groups also results from the ratio between hydrophobic and hydrophilic moieties in the material or chemical group and does not depend solely on the ratios indicated above. .

親水性又は両親媒性材料は、一つ以上の親水性基又は部分を有することができる。親水性基は、一般的に極性基であり、それは、水素及び窒素のような一つ以上の電子供与ヘテロ原子を含む。 Hydrophilic or amphiphilic materials can have one or more hydrophilic groups or moieties. A hydrophilic group is generally a polar group, which contains one or more electron-donating heteroatoms such as hydrogen and nitrogen.

例示的な親水性基は、限定されないが、電子供与ヘテロ原子、カルボキシレート、チオカルボキシレート、オキソ(=O)、線状アミド、ヒドロキシ、(C1-4)アルコキシ、(C1-4)アルコール、ヘテロ脂環式(例えば本明細書に規定されたような炭素原子対ヘテロ原子の比を持つ)、ラクトンのような環状カルボキシレート、ラクタムのような環状アミド、カルバメート、チオカルバメート、シアヌレート、イソシアヌレート、チオシアヌレート、ウレア、チオウレア、アルキレングリコール(例えばエチレングリコール又はプロピレングリコール)、及び親水性ポリマー又はオリゴマー部分(これらの用語は、以下に規定される)、及びそれらの組み合わせ(例えば示された親水性基の二つ以上を含む親水性基)を含む。 Exemplary hydrophilic groups include, but are not limited to, electron-donating heteroatoms, carboxylates, thiocarboxylates, oxo (=O), linear amides, hydroxy, (C1-4) alkoxy, (C1-4) alcohols, heteroalicyclics (e.g. having a carbon atom to heteroatom ratio as defined herein), cyclic carboxylates such as lactones, cyclic amides such as lactams, carbamates, thiocarbamates, cyanurates, isocyanurates , thiocyanurates, ureas, thioureas, alkylene glycols (e.g. ethylene glycol or propylene glycol), and hydrophilic polymer or oligomeric moieties (these terms are defined below), and combinations thereof (e.g. the hydrophilic groups indicated). (hydrophilic groups containing two or more of the following).

一部の実施形態では、親水性基は、電子供与ヘテロ原子、カルボキシレート、ヘテロ脂環式、アルキレングリコール、及び/又は親水性オリゴマー部分であるか、又はそれらを含む。 In some embodiments, the hydrophilic group is or includes an electron donating heteroatom, a carboxylate, a heteroalicyclic, an alkylene glycol, and/or a hydrophilic oligomeric moiety.

両親媒性部分又は基は、一般的に、本明細書に記載されたような一つ以上の親水性基及び一つ以上の疎水性基を含み、又は炭素原子の数とヘテロ原子の数の比が両親媒性の原因になるヘテロ原子含有基又は部分であることができる。 Amphiphilic moieties or groups generally include one or more hydrophilic groups and one or more hydrophobic groups as described herein, or have a number of carbon atoms and a number of heteroatoms. The ratio can be a heteroatom-containing group or moiety that causes amphipathic properties.

本発明の一部の実施形態による親水性又は両親媒性単官能硬化性材料は、以下の式A1によって表わされる親水性アクリレートであることができる。

Figure 0007348162000002
式中、R及びRは、本明細書に規定された通りであり、R及びRの少なくとも一方は、明細書に規定された親水性又は両親媒性部分又は基であるか、及び/又はそれらを含む。 The hydrophilic or amphiphilic monofunctional curable material according to some embodiments of the invention can be a hydrophilic acrylate represented by Formula A1 below.
Figure 0007348162000002
wherein R 1 and R 2 are as defined herein, and at least one of R 1 and R 2 is a hydrophilic or amphipathic moiety or group as defined herein; and/or containing them.

これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基-C(=O)-ORaは、本明細書に規定されたような親水性又は両親媒性部分又は基であるRaを含む。これらの実施形態の文脈における例示的なRa基は、限定されないが、ヘテロ脂環式基(モルフォリン、テトラヒドロフラン、オキサリジンなどのように10:1又は8:1又は6:1又は5:1又はそれより低い炭素原子対電子供与ヘテロ原子の比を有する)、ヒドロキシル、(C1-4)アルコキシ、チオール、アルキレングリコール、又は本明細書に記載されるような親水性又は両親媒性ポリマー又はオリゴマー部分を含む。例示的な親水性単官能アクリレートは、アクリロイルモルフォリン(ACMO)である。 In some of any of these embodiments, the carboxylate group -C(=O)-ORa comprises Ra that is a hydrophilic or amphipathic moiety or group as defined herein. Exemplary Ra groups in the context of these embodiments include, but are not limited to, heteroalicyclic groups (10:1 or 8:1 or 6:1 or 5:1 or hydroxyl, (C1-4) alkoxy, thiol, alkylene glycol, or hydrophilic or amphiphilic polymer or oligomeric moiety as described herein. including. An exemplary hydrophilic monofunctional acrylate is acryloylmorpholine (ACMO).

例示的な親水性又は両親媒性オリゴマー単官能硬化性材料は、限定されないが、ポリエチレングリコールのモノ(メタ)アクリレート化ウレタンオリゴマー誘導体、モノ(メタ)アクリレート化ポリオールオリゴマー、親水性置換基を有するモノ(メタ)アクリレート化オリゴマー、モノ(メタ)アクリレート化ポリエチレングリコール(例えばメトキシポリエチレングリコール)、及びモノウレタンアクリレートを含む。 Exemplary hydrophilic or amphiphilic oligomeric monofunctional curable materials include, but are not limited to, mono(meth)acrylated urethane oligomer derivatives of polyethylene glycol, mono(meth)acrylated polyol oligomers, monomers with hydrophilic substituents. (meth)acrylated oligomers, mono(meth)acrylated polyethylene glycols (eg, methoxypolyethylene glycol), and monourethane acrylates.

一部の実施形態では、式A1中のRaは、本明細書に規定されたようなポリ(アルキレングリコール)であるか、又はそれを含む。 In some embodiments, Ra in Formula A1 is or comprises poly(alkylene glycol) as defined herein.

一部の実施形態では、式A1中のRaは、本明細書に規定されたような両親媒性基又は部分及び疎水性基又は部分の両方を含む。かかる材料は、本明細書では、疎水性基又は部分を含む両親媒性硬化性材料として言及される。 In some embodiments, Ra in formula A1 includes both an amphipathic group or moiety and a hydrophobic group or moiety as defined herein. Such materials are referred to herein as amphiphilic curable materials containing hydrophobic groups or moieties.

本明細書を通じて使用される用語「疎水性」は、水分子との結合の一時的な形成の不足、従って水不混和性を原因とする材料又は材料の一部(例えば化合物中の化学基又は部分)の物理特性を記載し、炭化水素において混和可能又は溶解可能である。 As used throughout this specification, the term "hydrophobic" refers to a material or portion of a material (e.g., a chemical group in a compound or is miscible or soluble in hydrocarbons.

疎水性材料又はその一部(例えば化合物中の化学基又は部分)は、一般的に帯電されないか又は電荷分極されず、水素結合を形成する傾向を有しないものである。 A hydrophobic material or portion thereof (eg, a chemical group or moiety in a compound) is one that is generally not electrically charged or charge polarized and does not have a tendency to form hydrogen bonds.

疎水性材料又は基は、一般的に、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリル、アルケン、アルキニルなどの一つ以上を含み、それは、置換されていないか、又はそれは、置換されるとき、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリル、アルケニル、アルキニルなどの一つ以上、又は電子供与原子含有置換基のような他の置換基によって置換されるが、疎水性材料又は基における炭素原子の数とヘテロ原子の数の比は、少なくとも10:1であり、例えば12:1であり、より好ましくは15:1、16:1、18:1又は20:1又はそれより高くすることができる。 Hydrophobic materials or groups generally include one or more of alkyl, cycloalkyl, aryl, alkaryl, alkene, alkynyl, etc., which may be unsubstituted or when substituted, alkyl, cycloalkyl, aryl, alkaryl, alkene, alkynyl, etc. The number of carbon atoms and the number of heteroatoms in the hydrophobic material or group, substituted by one or more alkyl, aryl, alkaryl, alkenyl, alkynyl, etc., or other substituents such as electron-donating atom-containing substituents. The ratio of can be at least 10:1, for example 12:1, more preferably 15:1, 16:1, 18:1 or 20:1 or higher.

疎水性材料は、水又は他の親水性溶媒中より油中で容易に溶解する。疎水性材料は、例えばLogPがオクタノール及び水相で決定されるとき、1より大きいLogPを有するものとして決定されることができる。 Hydrophobic materials dissolve more easily in oil than in water or other hydrophilic solvents. Hydrophobic materials can be determined as having a LogP greater than 1, for example when LogP is determined in octanol and aqueous phases.

疎水性材料は、代替的に又は追加的に、Davies法によれば、9未満、好ましくは6未満の親油性/親水性バランス(HLB)を具備するものとして決定されることができる。 The hydrophobic material can alternatively or additionally be determined as having a lipophilic/hydrophilic balance (HLB) of less than 9, preferably less than 6, according to the Davies method.

疎水性材料は、材料を疎水性にする一つ以上の疎水性基又は部分を有することができる。かかる基は、一般的に、上で記載したような非極性基又は部分である。 Hydrophobic materials can have one or more hydrophobic groups or moieties that make the material hydrophobic. Such groups are generally non-polar groups or moieties as described above.

一部の実施形態では、疎水性基又は部分は、例えば少なくとも6個の炭素原子の長さのアルキレン鎖のような、好ましくは少なくとも6個の原子の本明細書に規定されたような炭化水素であるか、又はそれを含む。炭化水素がヘテロ原子又はヘテロ原子含有基によって置換又は中断されるとき、上で示した炭素原子の数とヘテロ原子の数の比が適用される。 In some embodiments, the hydrophobic group or moiety is a hydrocarbon as defined herein of preferably at least 6 atoms, such as an alkylene chain of at least 6 carbon atoms in length. is or contains it. When a hydrocarbon is substituted or interrupted by a heteroatom or a heteroatom-containing group, the ratio of the number of carbon atoms to the number of heteroatoms indicated above applies.

本発明の一部の実施形態による疎水性単官能硬化性材料は、以下の式A2によって表わされる疎水性基アクリレートであることができる。

Figure 0007348162000003
式中、R及びRは、本明細書に規定された通りであり、R及びRの少なくとも一方は、明細書に規定された疎水性基又は部分であるか、及び/又はそれらを含む。 The hydrophobic monofunctional curable material according to some embodiments of the invention can be a hydrophobic group acrylate represented by Formula A2 below.
Figure 0007348162000003
where R 1 and R 2 are as defined herein, and at least one of R 1 and R 2 is a hydrophobic group or moiety as defined herein, and/or including.

これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基-C(=O)-ORaは、本明細書に規定されたような疎水性基であるRaを含む。例示的な疎水性単官能アクリレートは、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、リノレニルアクリレート、ビスフェニルアクリレートなどである。 In some of any of these embodiments, the carboxylate group -C(=O)-ORa comprises an Ra that is a hydrophobic group as defined herein. Exemplary hydrophobic monofunctional acrylates are isodecyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, linolenyl acrylate, bisphenyl acrylate, and the like.

一部の実施形態では、式A2中のRaは、少なくとも6個の炭素原子の長さのアルキレン鎖、好ましくは置換されていないものであるか、又はそれを含む。 In some embodiments, Ra in formula A2 is or comprises an alkylene chain at least 6 carbon atoms in length, preferably unsubstituted.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、疎水性単官能硬化性材料を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises a hydrophobic monofunctional curable material.

これらの実施形態の一部では、疎水性単官能硬化性材料は、疎水性単官能アクリレートであり、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプII」として言及される。 In some of these embodiments, the hydrophobic monofunctional curable material is a hydrophobic monofunctional acrylate, which is also referred to herein as a "monofunctional acrylate type II."

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、親水性又は両親媒性単官能硬化性材料を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises a hydrophilic or amphiphilic monofunctional curable material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、両親媒性単官能硬化性材料を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material.

これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性基を含まない両親媒性単官能アクリレートであり、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプI」として言及される。 In some of these embodiments, the amphiphilic monofunctional curable material is an amphiphilic monofunctional acrylate free of hydrophobic groups, as described herein; Referred to as "monofunctional acrylate type I".

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性部分又は基を含む両親媒性単官能硬化性材料を含み、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプII」として言及される。 As part of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material that includes a hydrophobic moiety or group as described herein. , which is also referred to herein as "monofunctional acrylate type II."

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の組み合わせ(例えば単官能アクリレートタイプIと単官能アクリレートタイプIIの組み合わせ)を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises a combination of an amphiphilic monofunctional curable material and a hydrophobic monofunctional curable material (e.g., monofunctional acrylate type I and combinations of monofunctional acrylates type II).

これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の重量比は、2:1~1:2、好ましくは2:1~1:1又は1.5:1~1:1又は1.5:1~1.1:1の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of these embodiments, the weight ratio of amphiphilic monofunctional curable material to hydrophobic monofunctional curable material is from 2:1 to 1:2, preferably from 2:1 to 1:1 or 1. 5:1 to 1:1 or 1.5:1 to 1.1:1, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、疎水性単官能アクリレート、及び本明細書に記載されるような疎水性基を含む両親媒性単官能アクリレートの組み合わせ(例えばタイプIIの二種の単官能アクリレートの組み合わせ)を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material comprises a hydrophobic monofunctional acrylate, and an amphiphilic monofunctional acrylate containing a hydrophobic group as described herein. combinations of acrylates (eg, combinations of two Type II monofunctional acrylates).

これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の重量比は、2:1~1:2、好ましくは2:1~1:1又は1.5:1~1:1又は1.5:1~1.1:1の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some of these embodiments, the weight ratio of amphiphilic monofunctional curable material to hydrophobic monofunctional curable material is from 2:1 to 1:2, preferably from 2:1 to 1:1 or 1. 5:1 to 1:1 or 1.5:1 to 1.1:1, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性基を含む両親媒性単官能アクリレート(例えばタイプIIの単官能アクリレート)を含む。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material is an amphiphilic monofunctional acrylate (e.g., a Type II monofunctional acrylate containing a hydrophobic group as described herein). (functional acrylate).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、硬化されたとき、0℃未満、好ましくは-10℃未満又は-20℃未満又はそれより低い(例えば-20~-70℃の範囲)のTgを具備するようなものである。単官能硬化性材料が二種以上の材料の組み合わせを含む場合には、これらの材料の少なくとも一つは、硬化されたとき、本明細書に記載されるような低Tgを具備し、任意選択的にかつ好ましくは、材料の全ては、かかるTgを具備する。単官能硬化性材料のさらなる実施形態は、以下の実施例の部分に記載されている。 In some of the embodiments described herein, the monofunctional curable material, when cured, is less than 0°C, preferably less than -10°C or less than -20°C or lower, e.g. It has a Tg of -20 to -70°C). When the monofunctional curable material includes a combination of two or more materials, at least one of these materials, when cured, has a low Tg as described herein; Typically and preferably all of the materials have such a Tg. Further embodiments of monofunctional curable materials are described in the Examples section below.

多官能硬化性材料
本明細書に記載されるように、多官能硬化性材料は、二つ以上の重合可能な基を具備するモノマー、オリゴマー又はポリマー硬化性材料である。かかる材料はまた、本明細書では架橋剤として言及される。
Multifunctional Curable Materials As described herein, multifunctional curable materials are monomeric, oligomeric, or polymeric curable materials that include two or more polymerizable groups. Such materials are also referred to herein as crosslinkers.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料は、二官能硬化性材料である。かかる材料は、低い架橋度を与え、それによって硬化材料の低い硬度を与える。 According to some of any of the embodiments described herein, the multifunctional curable material is a bifunctional curable material. Such materials provide a low degree of crosslinking, thereby providing a low hardness of the cured material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料は、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、例えば-10~-70℃の範囲のTgを具備することができる。 According to some of any of the embodiments described herein, the multifunctional curable material, when cured, has a Tg of less than -10°C or less than -20°C, such as from -10 to It can have a Tg in the range of -70°C.

本発明の一部の実施形態による例示的な多官能硬化性材料は、式Bによって表わされることができる:

Figure 0007348162000004
式中、R,R及びRの各々は、独立して水素又はC(1-4)アルキルであり;
は、連結部分、枝分かれユニット又は部分(nが1より大きい場合)、又は不存在であり;
は、連結部分、枝分かれユニット又は部分(kが0以外の場合)、又は不存在であり;
は、連結部分、枝分かれユニット又は部分(mが1より大きい場合)、又は不存在であり;
及びPの各々は、独立して炭化水素又はオリゴマーもしくはポリマー基又は部分(これらの用語は、本明細書に規定される通りである)、又は不存在であり;
,X及びXの各々は、独立してカルボキシレート、アミド、又は不存在であり;
n,m及びkの各々は、0,1,2,3又は4であり、
但し、n+m+kは、少なくとも2である。 An exemplary multifunctional curable material according to some embodiments of the invention can be represented by Formula B:
Figure 0007348162000004
where each of R 3 , R 4 and R 5 is independently hydrogen or C(1-4) alkyl;
L 1 is a linking moiety, a branching unit or moiety (if n is greater than 1), or absent;
L2 is a connecting moiety, a branching unit or moiety (if k is other than 0), or absent;
L3 is a connecting moiety, a branching unit or moiety (if m is greater than 1), or absent;
Each of P 1 and P 2 is independently a hydrocarbon or oligomeric or polymeric group or moiety (as these terms are defined herein), or absent;
each of X 1 , X 2 and X 3 is independently carboxylate, amide, or absent;
Each of n, m and k is 0, 1, 2, 3 or 4,
However, n+m+k is at least 2.

,X及びX(存在するとき)の一つ、二つ又は全てがカルボキシレートである式Bの多官能硬化性材料は、多官能アクリレートである。R,R及びR(存在するとき)の一つ以上がメチルであるとき、硬化性材料は、多官能メタクリレートである。 Multifunctional curable materials of formula B, where one, two or all of X 1 , X 2 and X 3 (when present) are carboxylates are multifunctional acrylates. When one or more of R 3 , R 4 and R 5 (when present) is methyl, the curable material is a multifunctional methacrylate.

,X及びX(存在するとき)の一つ、二つ又は全てがカルボキシレートである多官能硬化性材料は、アクリレートとメタクリレート官能部分の組み合わせを含むことができる。 Multifunctional curable materials in which one, two, or all of X 1 , X 2 , and X 3 (when present) are carboxylates can include a combination of acrylate and methacrylate functional moieties.

一部の実施形態では、アクリレート又はメタクリレート多官能硬化性材料は、モノマーであり、従ってP及びPのいずれもポリマー又はオリゴマー部分でない。これらの実施形態の一部では、P及びPの一方又は両方は、本明細書に記載されるような親水性又は両親媒性基、例えばアルキレン基又はいずれかの他の親水性もしくは両親媒性連結基であり、又は本明細書に規定されるような短鎖(例えば1~6個の炭素原子を持つもの)の、置換又は非置換の炭化水素部分である。 In some embodiments, the acrylate or methacrylate multifunctional curable material is monomeric, so neither P 1 nor P 2 are polymeric or oligomeric moieties. In some of these embodiments, one or both of P 1 and P 2 is a hydrophilic or amphiphilic group as described herein, such as an alkylene group or any other hydrophilic or amphipathic group. A medicinal linking group or a short chain (eg, having 1 to 6 carbon atoms), substituted or unsubstituted hydrocarbon moiety as defined herein.

一部の実施形態では、P及びPの一方又は両方は、本明細書に規定されるようなポリマー又はオリゴマー部分であり、硬化性化合物は、オリゴマー多官能硬化性材料、例えばX,X及び/又はXに対して本明細書に記載されるようなオリゴマー多官能アクリレート又はメタクリレートである。P及びPの両方が存在するなら、Lは、例えばアルキル、シクロアルキル、アリール及びそれらのいずれかの組み合わせを含む炭化水素のような連結部分であることができる。例示的なかかる硬化性材料は、エトキシル化又はメトキシル化ポリエチレングリコールジアクリレート、及びエトキシル化ビスフェノールAジアクリレートを含む。 In some embodiments, one or both of P 1 and P 2 is a polymeric or oligomeric moiety as defined herein, and the curable compound is an oligomeric multifunctional curable material, e.g. An oligomeric multifunctional acrylate or methacrylate as described herein for X 2 and/or X 3 . If both P 1 and P 2 are present, L 2 can be a linking moiety such as a hydrocarbon including, for example, alkyl, cycloalkyl, aryl and any combination thereof. Exemplary such curable materials include ethoxylated or methoxylated polyethylene glycol diacrylate, and ethoxylated bisphenol A diacrylate.

他の限定されない例は、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール-ポリエチレングリコールウレタンジアクリレート、アクリル化オリゴウレタン、及び部分的にアクリル化されたポリオールオリゴマーを含む。 Other non-limiting examples include polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol-polyethylene glycol urethane diacrylate, acrylated oligourethanes, and partially acrylated polyol oligomers.

一部の実施形態では、P及びPのうちの一つ以上は、本明細書に規定されるようなポリ(アルキレングリコール)部分であるか、又はそれを含む。 In some embodiments, one or more of P 1 and P 2 is or includes a poly(alkylene glycol) moiety as defined herein.

例示的な多官能アクリレートは、以下の実施例の部分に記載されている。 Exemplary multifunctional acrylates are described in the Examples section below.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、同じ硬化条件にさらされるとき、硬化可能である。 In some of any of the embodiments described herein, the monofunctional curable material and the multifunctional curable material are curable when exposed to the same curing conditions.

一部の実施形態では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、ともに光重合可能であり、一部の実施形態では、ともにUV硬化性である。 In some embodiments, the monofunctional curable material and the multifunctional curable material are both photopolymerizable, and in some embodiments, both are UV curable.

一部の実施形態では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、ともにアクリル化合物であり、一部の実施形態では、ともに(メタ)アクリレート又はともにアクリレートである。 In some embodiments, the monofunctional curable material and the multifunctional curable material are both acrylic compounds, and in some embodiments both (meth)acrylates or both acrylates.

開始剤:
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料の重合を促進する一種以上の薬剤をさらに含み、本明細書において開始剤として言及される。
Initiator:
As part of any of the embodiments described herein, the soft building material formulation further comprises one or more agents that promote polymerization of the curable material, referred to herein as an initiator. Ru.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本明細書に記載されるような硬化性材料と開始剤は、一緒に硬化可能系を形成する。かかる系は、以下に記載されるように、抑制剤をさらに含むことができる。 In some of any of the embodiments described herein, a curable material as described herein and an initiator together form a curable system. Such systems can further include inhibitors, as described below.

硬化可能系の一部を形成する化合物/薬剤は、それ自体硬化可能でなくても、非硬化性材料として本明細書では考えるべきでなく、ましてや本明細書に記載されるような非硬化性ポリマー材料として考えるべきでないことに注意すべきである。 Compounds/agents that form part of a curable system are not to be considered herein as non-curable materials, even if they are not themselves curable, much less as non-curable materials as described herein. It should be noted that it should not be considered as a polymeric material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、「硬化可能系」は、一種以上の硬化性材料、及び任意選択的に、硬化性材料の硬化、及びさらに任意選択的に本明細書に記載されるように硬化を誘導するための一つ以上の条件(本明細書では硬化条件としても言及される)を開始するための一種以上の開始剤及び/又は触媒を含む。 As part of any of the embodiments described herein, a "curable system" refers to one or more curable materials, and optionally the curing of the curable materials, and further optionally the curing of the curable materials. Includes one or more initiators and/or catalysts for initiating one or more conditions (also referred to herein as curing conditions) to induce curing as described herein.

一種以上の開始剤が、選択された硬化性材料に従って選択される。一般的に、開始剤はさらに、硬化性材料の重合タイプに従って選択される。例えば、フリーラジカル開始剤は、(例えばアクリル硬化性材料の場合のように)フリーラジカル重合を開始するために選択され、カチオン開始剤は、カチオン重合を開始するために選択されるなどである。さらに、光開始剤は、一種以上の硬化性材料が光重合可能である場合に使用される。 The initiator or initiators are selected according to the curable material selected. Generally, the initiator is further selected according to the polymerization type of the curable material. For example, a free radical initiator is selected to initiate free radical polymerization (such as in the case of acrylic curable materials), a cationic initiator is selected to initiate cationic polymerization, and so on. Additionally, photoinitiators are used when one or more of the curable materials are photopolymerizable.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、硬化可能系は、光硬化可能系であり、開始剤は、光開始剤である。 In some of any of the embodiments described herein, the curable system is a photocurable system and the initiator is a photoinitiator.

一部の実施形態では、硬化可能系は、アクリル化合物を含み、光開始剤は、フリーラジカル光開始剤である。 In some embodiments, the curable system includes an acrylic compound and the photoinitiator is a free radical photoinitiator.

フリーラジカル光開始剤は、紫外又は可視放射線のような放射線に露出するとフリーラジカルを生成し、それによって重合反応を開始するいずれかの化合物であることができる。好適な光開始剤の限定されない例は、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、ミヒラーケトン及びキサントンのようなベンゾフェノン(芳香族ケトン);2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド(TMPO)、2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド(TEPO)、及びビスアシルホスフィンオキサイド(BAPO)のようなアシルホスフィンオキサイドタイプの光開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、及びベンゾインイソプロピルエーテルのようなベンゾイン及びベンゾインアルキルエーテルなどを含む。光開始剤の例は、アルファ-アミノケトン、及びビスアシルホスフィンオキサイド(BAPO)である。さらなる例は、Irgacure(登録商標)ファミリーの光開始剤を含む。 A free radical photoinitiator can be any compound that generates free radicals upon exposure to radiation, such as ultraviolet or visible radiation, thereby initiating a polymerization reaction. Non-limiting examples of suitable photoinitiators include benzophenones (aromatic ketones) such as benzophenone, methylbenzophenone, Michler's ketone and xanthone; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (TMPO), 2,4,6- Acyl phosphine oxide type photoinitiators such as trimethylbenzoylethoxyphenylphosphine oxide (TEPO), and bisacylphosphine oxide (BAPO); benzoin and benzoin alkyl ethers such as benzoin, benzoin methyl ether, and benzoin isopropyl ether; include. Examples of photoinitiators are alpha-aminoketones and bisacylphosphine oxide (BAPO). Further examples include the Irgacure® family of photoinitiators.

フリーラジカル光開始剤は、単独で、又は共開始剤と組み合わせて使用されることができる。共開始剤は、光硬化性フリーラジカル系で活性であるラジカルを生成するために第二分子を必要とする開始剤とともに使用される。ベンゾフェノンは、フリーラジカルを生成するためにアミンのような第二分子を要求する光開始剤の一例である。放射線を吸収した後、ベンゾフェノンは、アクリレートの重合を開始するアルファ-アミノラジカルを生成するために水素引き抜きによって第三アミンと反応する。共開始剤の限定されない例は、トリエチルアミン、メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンのようなアルカノールアミンである。 Free radical photoinitiators can be used alone or in combination with coinitiators. Coinitiators are used with initiators that require a second molecule to generate radicals that are active in photocurable free radical systems. Benzophenone is an example of a photoinitiator that requires a second molecule, such as an amine, to generate free radicals. After absorbing radiation, benzophenone reacts with tertiary amines by hydrogen abstraction to generate alpha-amino radicals that initiate polymerization of acrylates. Non-limiting examples of coinitiators are alkanolamines such as triethylamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、造形用材料配合物は、フリーラジカル硬化可能系を含み、さらに硬化条件にさらす前に重合及び/又は硬化を防止又は減速するためのラジカル抑制剤を含む。 As part of any of the embodiments described herein, the build material formulation includes a free radical curable system and is further configured to prevent or slow polymerization and/or curing prior to exposure to curing conditions. Contains radical inhibitors.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、硬化可能系は、カチオン重合によって重合可能であるか又は硬化され、本明細書ではカチオン重合可能又はカチオン硬化可能系として言及される。 In some of the embodiments described herein, the curable system is polymerizable or cured by cationic polymerization and is referred to herein as a cationically polymerizable or cationically curable system. .

一部の実施形態では、カチオン重合可能な材料は、放射線にさらすことによって光重合可能又は硬化可能である。かかる材料を含む系は、光重合可能カチオン系、又は光活性可能カチオン系として言及されることができる。 In some embodiments, the cationically polymerizable material is photopolymerizable or curable by exposure to radiation. Systems containing such materials can be referred to as photopolymerizable cationic systems or photoactivatable cationic systems.

一部の実施形態では、カチオン硬化可能系は、カチオン開始剤をさらに含み、それは、重合及び/又は硬化を開始するためのカチオンを生成する。 In some embodiments, the cationically curable system further includes a cationic initiator, which generates cations to initiate polymerization and/or curing.

一部の実施形態では、開始剤は、カチオン光開始剤であり、それは、放射線にさらすとカチオンを生成する。 In some embodiments, the initiator is a cationic photoinitiator, which generates cations upon exposure to radiation.

好適なカチオン光開始剤は、例えば、重合を開始するために十分な紫外及び/又は可視光にさらすと非プロトン酸又はブレンステッド酸を形成する化合物を含む。使用される光開始剤は、単一化合物、二種以上の活性化合物の混合物、又は二種以上の異なる化合物、即ち共開始剤の組み合わせであることができる。好適なカチオン光開始剤の限定されない例は、アリールジアゾニウム塩、ジアリールイオドニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩などを含む。例示的なカチオン光開始剤は、トリアリールソルホニウムヘキサフルオロアンチモナート塩の混合物である。 Suitable cationic photoinitiators include, for example, compounds that form aprotic or Brønsted acids upon exposure to sufficient ultraviolet and/or visible light to initiate polymerization. The photoinitiator used can be a single compound, a mixture of two or more active compounds or a combination of two or more different compounds, ie coinitiators. Non-limiting examples of suitable cationic photoinitiators include aryldiazonium salts, diaryliodonium salts, triarylsulfonium salts, triarylselenonium salts, and the like. An exemplary cationic photoinitiator is a mixture of triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts.

好適なカチオン光開始剤の限定されない例は、P-(オクチルオキシフェニル)フェニルイオドニウムヘキサフルオロアンチモナート(Cytec Company(米国)からのUVACURE1600)、Ciba Speciality Chemicals(スイス)から入手可能なIrgacure250又はIrgacure270として知られるイオドニウム(4-メチルフェニル)(4-(2-メチルプロピル)フェニル)-ヘキサフルオロホスフェート、Lambson Fine Chemicals(英国)から入手可能なUVI6976及び6992として知られる混合アリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート塩、Polyset Company(米国)から入手可能なPC2506として知られるジアリールイオドニウムヘキサフルオロアンチモナート、Bluestar Silicones(米国)から入手可能なRhodorsil光開始剤2074として知られる(トリルクミル)イオドニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、Evonik Industries AG(ドイツ)からのTego PC1466として知られるイオドニウムビス(4-ドデシルフェニル)-(OC-6-11)-ヘキサフルオロアンチモナートを含む。 Non-limiting examples of suitable cationic photoinitiators include P-(octyloxyphenyl)phenyliodonium hexafluoroantimonate (UVACURE 1600 from Cytec Company (USA)), Irgacure 250 available from Ciba Specialty Chemicals (Switzerland) or Iodonium (4-methylphenyl)(4-(2-methylpropyl)phenyl)-hexafluorophosphate known as Irgacure 270, mixed arylsulfonium hexafluoroantimonate known as UVI 6976 and 6992 available from Lambson Fine Chemicals (UK) salt, diaryliodonium hexafluoroantimonate known as PC2506 available from Polyset Company (USA), (tolylcumyl)iodonium tetrakis(penta fluorophenyl)borate, iodonium bis(4-dodecylphenyl)-(OC-6-11)-hexafluoroantimonate known as Tego PC1466 from Evonik Industries AG (Germany).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、開始剤(例えばフリーラジカル光開始剤)の量は、1~5重量%又は1~3重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。例示的な実施形態では、二種以上の開始剤(例えば光開始剤)が使用され、各々の量は、1~3重量%の範囲である。 In some of the embodiments described herein, the amount of initiator (e.g., free radical photoinitiator) ranges from 1 to 5% or 1 to 3% by weight, which and intermediate values and subranges therebetween. In an exemplary embodiment, two or more initiators (eg, photoinitiators) are used, each in an amount ranging from 1 to 3% by weight.

追加成分:
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料は、追加の非硬化性成分、例えば抑制剤、界面活性剤、分散剤、着色剤、及び安定剤などをさらに含む。一般的に使用される界面活性剤、分散剤、着色剤、及び安定剤が考えられる。各成分(もし存在するなら)の例示的な濃度は、それを含む配合物の全重量の約0.01重量%~約1重量%、又は約0.01重量%~約0.5重量%、又は約0.01重量%~約0.1重量%の範囲である。例示的な成分は、以下に記載される。
Additional ingredients:
According to some of any of the embodiments described herein, the soft building material includes additional non-curable ingredients, such as inhibitors, surfactants, dispersants, colorants, and stabilizers. further including. Commonly used surfactants, dispersants, colorants, and stabilizers are contemplated. Exemplary concentrations of each component (if present) are from about 0.01% to about 1%, or from about 0.01% to about 0.5% by weight of the total weight of the formulation containing it. , or in the range of about 0.01% to about 0.1% by weight. Exemplary components are described below.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、硬化抑制剤、即ち硬化条件の不在下において硬化の量を抑制又は減少する薬剤を含む。一部の実施形態では、抑制剤は、フリーラジカル重合抑制剤である。一部の実施形態では、抑制剤(例えばフリーラジカル抑制剤)の量は、0.01~2、又は1~2,又は0.05~0.15重量%の範囲、又は0.1重量%であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。但し、それは、使用される抑制剤のタイプに依存する。一般に使用される抑制剤、例えばラジカル抑制剤が考えられる。 In some of any of the embodiments described herein, the formulation includes a cure inhibitor, ie, an agent that inhibits or reduces the amount of cure in the absence of cure conditions. In some embodiments, the inhibitor is a free radical polymerization inhibitor. In some embodiments, the amount of inhibitor (e.g., free radical inhibitor) ranges from 0.01 to 2, or 1 to 2, or 0.05 to 0.15%, or 0.1% by weight. , which includes any intermediate values and subranges therebetween. However, it depends on the type of inhibitor used. Commonly used inhibitors, such as radical inhibitors, come into consideration.

例示的な実施形態では、NPALのようなフリーラジカル抑制剤、又はその等価物は、0.01~1、又は0.05~2、又は0.05~0.15重量%の範囲、又は0.1重量%の量で使用される。 In exemplary embodiments, the free radical inhibitor, such as NPAL, or equivalent thereof, is present in a range of 0.01 to 1, or 0.05 to 2, or 0.05 to 0.15% by weight, or 0. Used in an amount of .1% by weight.

代替的な実施形態では、ニトロ又はニトロソ基を欠いているフリーラジカル抑制剤が使用される。例示的なかかる抑制剤は、Genorad(商標)ファミリーのものである(例えばGenorad18)。 In an alternative embodiment, free radical inhibitors lacking nitro or nitroso groups are used. Exemplary such inhibitors are from the Genorad™ family (eg, Genorad 18).

例示的な実施形態では、かかるフリーラジカル抑制剤は、0.1~3、又は0.1~2、又は0.5~2、又は1~1.5重量%の量で使用され、それは、いずれの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In exemplary embodiments, such free radical inhibitors are used in an amount of 0.1 to 3, or 0.1 to 2, or 0.5 to 2, or 1 to 1.5% by weight; including any intermediate values and subranges therebetween.

例示的な実施形態では、軟らかい造形用材料配合物は、界面活性剤を含む。例示的な界面活性剤は、BYK界面添加剤として販売されるものである。一部の実施形態では、界面活性剤は、好ましくは配合物中の硬化性材料と同じ硬化条件にさらすと硬化可能な、硬化性材料である。一部の実施形態では、界面活性剤は、UV硬化性界面活性剤であり、一部の実施形態では、界面活性剤は、UV硬化性BYK界面活性剤(例えばBYK UV-3150又はBYK UV-3500)である。
一部の実施形態では、配合物中の界面活性剤の量は、本明細書に記載されるように、0.1~1重量%の範囲である。
In an exemplary embodiment, the soft building material formulation includes a surfactant. Exemplary surfactants are those sold as BYK surfactants. In some embodiments, the surfactant is a curable material that is preferably curable when exposed to the same curing conditions as the curable material in the formulation. In some embodiments, the surfactant is a UV-curable surfactant, and in some embodiments, the surfactant is a UV-curable BYK surfactant (e.g., BYK UV-3150 or BYK UV- 3500).
In some embodiments, the amount of surfactant in the formulation ranges from 0.1 to 1% by weight, as described herein.

例示的な軟らかい造形用配合物:
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、本明細書に記載されたような非硬化性ポリマー材料、及び単官能アクリレート(例えば両親媒性及び疎水性単官能アクリレートの組み合わせ)、フリーラジカル光開始剤、及び任意選択的にフリーラジカル抑制剤を含むアクリル硬化可能な系を含む。
Exemplary soft modeling compounds:
In part of any of the embodiments described herein, the soft build material formulation comprises a non-curable polymeric material as described herein and a monofunctional acrylate (e.g., amphiphilic and a combination of hydrophobic monofunctional acrylates), a free radical photoinitiator, and optionally a free radical inhibitor.

一部の実施形態では、配合物は、本明細書に記載されたような一種以上の追加の成分をさらに含む。 In some embodiments, the formulation further comprises one or more additional ingredients as described herein.

一部の実施形態では、配合物は、例えば赤色、肉状の色を配合物に与えたり、又は皮膚又は皮膚色素の色を配合物及びそれから作られた物体又はその一部に与えるような、本明細書に記載される着色剤をさらに含む。アクリル材料で使用するために好適な例示的な肉状の色は、限定されないが、「Flesh color system」としてProsthetic Research Specialists,Inc.によって製造されるもの、及びKingsley Mfg.Co.によって販売されるものを含む。 In some embodiments, the formulation includes, for example, a red, fleshy color to the formulation, or a skin or skin pigment color to the formulation and to objects or parts made therefrom. It further includes a colorant as described herein. Exemplary fleshy colors suitable for use with acrylic materials include, but are not limited to, those available from Prosthetic Research Specialists, Inc. as the "Flesh color system." and those manufactured by Kingsley Mfg. Co. Including those sold by.

一部の実施形態では、着色の濃度は、配合物の意図される使用、及び物体の希望の視覚的特性に依存し、0.01~5、又は0.01~1、又は0.1~1重量%の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。 In some embodiments, the concentration of coloring depends on the intended use of the formulation and the desired visual properties of the object, and may vary from 0.01 to 5, or from 0.01 to 1, or from 0.1 to 1. 1% by weight, including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、以下のものを含む:
25~35重量%の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能両親媒性アクリレート;
25~30重量%の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能疎水性アクリレート;
5~10重量%の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能アクリレート;及び
30~35重量%の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量、及び0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する非硬化性ポリマー材料。
In part of any of the embodiments described herein, the soft building material formulation includes:
a monofunctional amphiphilic acrylate described herein in any of the respective embodiments in an amount of 25-35% by weight;
a monofunctional hydrophobic acrylate described herein in any of the respective embodiments in an amount of 25-30% by weight;
A monofunctional acrylate as described herein in any of its respective embodiments in an amount of 5 to 10% by weight; and a monofunctional acrylate described herein in any of its respective embodiments in an amount of 30 to 35% by weight. A non-curable polymeric material having a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons and a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C as described.

これらの実施形態の一部では、非硬化性ポリマー材料は、ポリプロピレングリコール、及び/又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、各々は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたように、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備する。 In some of these embodiments, the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol and/or a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block, each of which is described herein in any of its respective embodiments. As described, it has a molecular weight of at least 2000 Daltons.

これらの実施形態の一部では、単官能アクリレートは、二官能アクリレートであり、一部の実施形態では、それは、ウレタンジアクリレートである。 In some of these embodiments, the monofunctional acrylate is a difunctional acrylate, and in some embodiments it is a urethane diacrylate.

これらの実施形態の一部では、単官能両親媒性アクリレートは、少なくとも6個の炭素原子の炭化水素鎖及び少なくとも2個のアルキレングリコール基を含む。 In some of these embodiments, the monofunctional amphiphilic acrylate includes a hydrocarbon chain of at least 6 carbon atoms and at least 2 alkylene glycol groups.

これらの実施形態の一部では、単官能疎水性アクリレートは、少なくとも8個の炭素原子の炭化水素鎖を含む。 In some of these embodiments, the monofunctional hydrophobic acrylate includes a hydrocarbon chain of at least 8 carbon atoms.

例示的な配合物は、以下の実施例の部分の実施例2に与えられる。 An exemplary formulation is provided in Example 2 in the Examples section below.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、未硬化の構築材料は、本明細書に記載されたような二種以上の軟らかい造形用材料配合物を含み、各々は、本実施形態による硬化性及び非硬化性材料の異なる組み合わせを含み、任意選択的に各々は、硬化されたとき、1~10の範囲の異なるショアA硬度値及び/又は0~40の範囲の異なるショアOO硬度値を具備する。 According to some of any of the embodiments described herein, the uncured build material comprises two or more soft building material formulations as described herein, each of which , comprising different combinations of curable and non-curable materials according to the present embodiments, each optionally having a different Shore A hardness value in the range of 1 to 10 and/or in the range of 0 to 40 when cured. with different Shore OO hardness values.

一部の実施形態では、かかる二種以上の構築材料配合物は、軟らかい造形用配合物の配合物系を表わす。 In some embodiments, such two or more build material formulations represent a formulation system of soft building compounds.

エラストマー硬化性配合物:
本明細書を通じて、用語「エラストマー硬化性配合物」はまた、本明細書では、「エラストマー造形用材料配合物」、「エラストマー造形用配合物」、又は単に「エラストマー配合物」として言及され、硬化されたとき、ゴム又はゴム状材料の特性を具備する配合物を記載し、それはまた、本明細書及び業界では、エラストマーとして言及される。
Elastomer curable formulation:
Throughout this specification, the term "elastomeric curable formulation" is also referred to herein as "elastomeric building material formulation,""elastomeric building formulation," or simply "elastomeric formulation," and the curing When used, describes a compound that has the properties of a rubber or rubber-like material, which is also referred to herein and in the industry as an elastomer.

エラストマー又はゴムは、室温より低い、好ましくは10℃未満、0℃未満、さらには-10℃未満の低いTgによって特徴づけられる可撓性材料である。 Elastomers or rubbers are flexible materials characterized by a low Tg below room temperature, preferably below 10°C, below 0°C, even below -10°C.

例示的なかかる配合物は、Tango(商品名)、Tango+(商品名)、及びAgilus(商品名)ファミリーとして販売されているものである。 Exemplary such formulations are those sold as the Tango(TM), Tango+(TM), and Agilus(TM) families.

例示的なかかる配合物は、PCT/IL2017/050604に記載されており、それは、本明細書に完全に記載されているかのように参考として組み入れられる。 Exemplary such formulations are described in PCT/IL2017/050604, which is incorporated by reference as if fully set forth herein.

「Agilus」又は「Agilus配合物」が示されているときはいつでも、それはAgilus(商品名)ファミリーの配合物(例えばWO2017/208238に記載された配合物)、例えばAgilus(商品名)30を意味する。 Whenever "Agilus" or "Agilus formulation" is referred to, it means a formulation of the Agilus family (e.g. the formulation described in WO 2017/208238), such as Agilus 30. do.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性造形用配合物は、少なくとも一種のエラストマー硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable building compound includes at least one elastomeric curable material.

表現「エラストマー硬化性材料」は、硬化エネルギーにさらすと、エラストマー(ゴム、又はゴム状材料)の特性を具備する硬化された材料を与える、本明細書に規定されるような硬化性材料を記載する。 The expression "elastomeric curable material" describes a curable material as defined herein which, when exposed to curing energy, provides a cured material with the properties of an elastomer (rubber or rubber-like material). do.

エラストマー硬化性材料は、一般的に、重合された及び/又は架橋された材料に弾性を与える部分に連結された、好適な硬化条件(例えば硬化エネルギー)にさらすと重合を受ける一種以上の重合可能な(硬化可能な)基を含む。かかる部分は、一般的に本明細書に規定されるような、アルキル、アルキレン鎖、炭化水素、アルキレングリコール基又は鎖(例えばオリゴ又はポリ(アルキレングリコール))、本明細書に規定されるような、ウレタン、オリゴウレタン、又はポリウレタン部分、及び類似物を含み、さらに前述のいずれかの組み合わせを含み、本明細書において「エラストマー部分」として言及される。 Elastomeric curable materials generally include one or more polymerizable moieties that undergo polymerization upon exposure to suitable curing conditions (e.g., curing energy) coupled to a moiety that imparts elasticity to the polymerized and/or crosslinked material. (curable) groups. Such moieties generally include alkyls, alkylene chains, hydrocarbons, alkylene glycol groups or chains (e.g., oligo- or poly(alkylene glycols)), as defined herein; , urethane, oligourethane, or polyurethane moieties, and the like, as well as combinations of any of the foregoing, referred to herein as "elastomeric moieties."

エラストマー硬化性材料は、単官能又は多官能材料、又はそれらの組み合わせであることができる。 Elastomeric curable materials can be monofunctional or multifunctional materials, or combinations thereof.

本発明の一部の実施形態によるエラストマー単官能硬化性材料は、以下の式Iによって表わされるビニル含有化合物であることができる:

Figure 0007348162000005
式I中のR及びRの少なくとも一つは、本明細書に規定されるようなエラストマー部分であるか、及び/又はそれを含む。 Elastomeric monofunctional curable materials according to some embodiments of the invention can be vinyl-containing compounds represented by Formula I below:
Figure 0007348162000005
At least one of R 1 and R 2 in Formula I is and/or comprises an elastomeric moiety as defined herein.

式I中の=CH基は、重合可能な基を表わし、一部の実施形態によれば、UV硬化性基であり、従ってエラストマー硬化性材料は、UV硬化性材料である。 The = CH2 group in Formula I represents a polymerizable group and, according to some embodiments, is a UV-curable group, and thus the elastomeric curable material is a UV-curable material.

例えば、式I中のRは、本明細書に規定されるようなエラストマー部分であるか、又はそれを含み、Rは、例えば、それが硬化された材料のエラストマー特性を妨げない限り、水素、C(1-4)アルキル、C(1-4)アルコキシ、又はいずれかの他の置換基である。 For example, R 1 in Formula I is or includes an elastomeric moiety as defined herein, and R 2 is, for example, as long as it does not interfere with the elastomeric properties of the cured material. hydrogen, C(1-4) alkyl, C(1-4) alkoxy, or any other substituent.

一部の実施形態では、式I中のRは、本明細書に記載されるようなカルボキシレートであり、Rは、水素であり、化合物は、単官能アクリレートモノマーである。一部の実施形態では、式I中のRは、本明細書に記載されるようなカルボキシレートであり、Rは、メチルであり、化合物は、単官能メタクリレートモノマーである。RがカルボキシレートでありかつRが水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「(メタ)アクリレート」として言及される。 In some embodiments, R 1 in Formula I is a carboxylate as described herein, R 2 is hydrogen, and the compound is a monofunctional acrylate monomer. In some embodiments, R 1 in Formula I is a carboxylate as described herein, R 2 is methyl, and the compound is a monofunctional methacrylate monomer. Curable materials in which R 1 is carboxylate and R 2 is hydrogen or methyl are collectively referred to herein as "(meth)acrylates."

これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基は、-C(=O)-ORによって表わされ、Rは、本明細書に記載されるようなエラストマー部分である。 In some of any of these embodiments, the carboxylate group is represented by -C(=O)-OR c and R c is an elastomeric moiety as described herein.

一部の実施形態では、式I中のRは、本明細書に記載されるようなアミドであり、Rは、水素であり、化合物は、単官能アクリルアミドモノマーである。一部の実施形態では、式I中のRは、本明細書に記載されるようなアミドであり、Rは、メチルであり、化合物は、単官能メタクリルアミドモノマーである。RがアミドでありかつRが水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「(メタ)アクリルアミド」として言及される。 In some embodiments, R 1 in Formula I is amide as described herein, R 2 is hydrogen, and the compound is a monofunctional acrylamide monomer. In some embodiments, R 1 in Formula I is amide as described herein, R 2 is methyl, and the compound is a monofunctional methacrylamide monomer. Curable materials in which R 1 is amide and R 2 is hydrogen or methyl are collectively referred to herein as "(meth)acrylamides."

(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミドは、本明細書において集合的に(メタ)アクリル材料として言及される。 (Meth)acrylates and (meth)acrylamides are collectively referred to herein as (meth)acrylic materials.

一部の実施形態では、アミドは、-C(=O)-NRdReによって表わされ、Rd及びReは、水素及びエラストマー部分から選択され、少なくとも一つは、本明細書に規定されるようなエラストマー部分である。式I中のR及びRの一方又は両方がポリマー又はオリゴマー部分を含むとき、式Iの単官能硬化性化合物は、例示的なポリマー又はオリゴマー単官能硬化性材料である。そうでなければ、それは、例示的なモノマー単官能硬化性材料である。 In some embodiments, the amide is represented by -C(=O)-NRdRe, where Rd and Re are selected from hydrogen and an elastomer moiety, and at least one is as defined herein. This is the elastomer part. When one or both of R 1 and R 2 in Formula I includes a polymeric or oligomeric moiety, the monofunctional curable compounds of Formula I are exemplary polymeric or oligomeric monofunctional curable materials. Otherwise, it is an exemplary monomeric monofunctional curable material.

多官能エラストマー材料では、二つ又はそれより多い重合可能な基は、本明細書に記載されるようなエラストマー部分によって互いに連結される。 In multifunctional elastomeric materials, two or more polymerizable groups are linked together by an elastomeric moiety as described herein.

一部の実施形態では、多官能エラストマー材料は、本明細書に記載されるような式Iによって表わされることができ、そこではRは、本明細書に記載されるような重合可能な基によって終わるエラストマー材料を含む。 In some embodiments, the multifunctional elastomeric material can be represented by Formula I as described herein, where R 1 is a polymerizable group as described herein. Contains an elastomeric material terminated by.

例えば、二官能エラストマー硬化性材料は、以下の式Iによって表わされることができる:

Figure 0007348162000006
式中、Eは、本明細書に記載されるようなエラストマー連結部分であり、R’は、式I中のRに対して本明細書に規定されたようなものである。 For example, a difunctional elastomeric curable material can be represented by the following formula I * :
Figure 0007348162000006
where E is an elastomeric linking moiety as described herein and R'2 is as defined herein for R2 in Formula I.

別の例では、三官能エラストマー硬化性材料は、以下の式IIによって表わされることができる:

Figure 0007348162000007
式中、Eは、本明細書に記載されるようなエラストマー連結部分であり、R’及びR”は、各々独立して、式I中のRに対して本明細書に規定されたようなものである。 In another example, the trifunctional elastomeric curable material can be represented by Formula II below:
Figure 0007348162000007
where E is an elastomeric linking moiety as described herein, and R' 2 and R'' 2 are each independently defined herein for R 2 in Formula I. It's like that.

一部の実施形態では、多官能(例えば二官能、三官能、又はそれより多い官能)エラストマー硬化性材料は、集合的に式IIIによって表わされることができる:

Figure 0007348162000008
式中、R及びR’は、本明細書に規定されるようなものであり、
Bは、(Xの性質に依存して)本明細書に規定されるような二官能又は三官能枝分かれ単位であり、
及びXは、各々独立して、存在しないか、本明細書に記載されるようなエラストマー部分であるか、又はアルキル、炭化水素、アルキレン鎖、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール、ウレタン部分、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択され、
は、存在しないか、又はアルキル、炭化水素、アルキレン鎖、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール、ウレタン部分、及びエラストマー部分(各々は、任意選択的にメタ(アクリレート)部分(O-C(=O)CR”=CH)によって置換(例えば終了)される)、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択され、又はXは、以下のものである:
Figure 0007348162000009
式中、曲線は、結合点を表わし、
B’は、枝分かれ単位であり、それは、Bと同じであるか又はBとは異なり、
X’及びX’は、各々独立して、X及びXに対して本明細書に規定されるようなものであり、
R”及びR”’は、R及びR’に対して本明細書に規定されるようなものであり、
但し、X、X、及びXの少なくとも一つは、本明細書に記載されるようなエラストマー部分であるか、又はそれを含む。 In some embodiments, multifunctional (e.g., difunctional, trifunctional, or more functional) elastomeric curable materials can be collectively represented by Formula III:
Figure 0007348162000008
where R 2 and R′ 2 are as defined herein;
B is a difunctional or trifunctional branching unit as defined herein (depending on the nature of X 1 );
X 2 and X 3 are each independently absent, an elastomer moiety as described herein, or an alkyl, hydrocarbon, alkylene chain, cycloalkyl, aryl, alkylene glycol, urethane moiety , and any combination thereof,
X 1 is either absent or alkyl, hydrocarbon, alkylene chain, cycloalkyl, aryl, alkylene glycol, urethane moiety, and elastomeric moiety (each optionally a meth(acrylate) moiety (OC(= O) substituted (e.g., terminated) by CR'' 2 =CH 2 ), and any combination thereof, or X 1 is:
Figure 0007348162000009
In the formula, the curve represents the connection point,
B' is a branching unit, which is the same as or different from B;
X' 2 and X' 3 are each independently as defined herein for X 2 and X 3 ;
R'' 2 and R''' 2 are as defined herein for R 2 and R'2;
provided that at least one of X 1 , X 2 , and X 3 is or includes an elastomer moiety as described herein.

本明細書に使用される用語「枝分かれ単位(ユニット)」は、複数のラジカル、好ましくは脂肪族又は脂環族の連結部分を記載する。「複数のラジカル」によって、連結部分が二つ以上の結合点を持ち、従ってそれが二つ以上の原子及び/又は基もしくは部分の間で連結することが意味される。 The term "branching unit" as used herein describes a linking moiety of multiple radicals, preferably aliphatic or cycloaliphatic. By "multiple radicals" is meant that the linking moiety has more than one point of attachment, so that it links between two or more atoms and/or groups or moieties.

即ち、枝分かれ単位は、物質の単一の位置、基、又は原子に結合されるとき、この単一の位置、基、又は原子に結合される二つ以上の官能基を作り、従って単一の官能を二つ以上の官能に「枝分かれする」化学部分である。 That is, when a branching unit is attached to a single location, group, or atom of a substance, it creates two or more functional groups that are attached to this single location, group, or atom, thus forming a single It is a chemical moiety that "branches" a function into two or more functions.

一部の実施形態では、枝分かれ単位は、二つ、三つ、又はそれより多い官能基を持つ化学部分から誘導される。一部の実施形態では、枝分かれ単位は、本明細書に記載されるような枝分かれされたアルキル又は枝分かれした連結部分である。 In some embodiments, branching units are derived from chemical moieties with two, three, or more functional groups. In some embodiments, the branching unit is a branched alkyl or a branched linking moiety as described herein.

4つ以上の重合可能な基を具備する多官能エラストマー硬化性材料もまた、考えられ、式IIIに与えられるものと同様の構造(但し、例えばより大きい枝分かれを有する枝分かれ単位Bを含むか、又は本明細書に規定されたような二つの(メタ)アクリレート部分を具備するX部分を含む)、又は式IIに与えられたものと同様の構造(但し、例えばエラストマー部分に結合される別の(メタ)アクリレート部分を含む)を具備することができる。 Multifunctional elastomeric curable materials with four or more polymerizable groups are also contemplated, with structures similar to those given in formula III (but containing branching units B with, for example, greater branching, or (including an (meth)acrylate moiety).

一部の実施形態では、エラストマー部分(例えば、式I中のR又は式I、II及びIII中のEとして示される部分)は、アルキルであるか、又はそれを含み、それは、直線状であるか又は枝分かれされることができ、それは、好ましくは3つもしくはそれより多い又は4つもしくはそれより多い炭素原子;好ましくは3つもしくはそれより多い又は4つもしくはそれより多い長さの炭素原子のアルキレン鎖;本明細書に規定されるようなアルキレングリコール、オリゴ(アルキレングリコール)、又は好ましくは4つもしくはそれより多い原子の長さの本明細書に規定されるようなポリ(アルキレングリコール)、好ましくは4つもしくはそれより多い炭素原子の長さの本明細書に規定されるようなウレタン、オリゴウレタン、又はポリウレタン、及びそれらの組み合わせである。 In some embodiments, the elastomeric moiety (e.g., the moiety designated as R c in Formula I or E in Formulas I * , II, and III) is or includes an alkyl, which is linear or branched, preferably 3 or more or 4 or more carbon atoms; preferably 3 or more or 4 or more carbon atoms in length an alkylene chain of atoms; an alkylene glycol as defined herein, an oligo(alkylene glycol), or a poly(alkylene glycol) as defined herein preferably of a length of four or more atoms; ), preferably 4 or more carbon atoms in length, urethanes, oligourethanes, or polyurethanes as defined herein, and combinations thereof.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、本明細書に記載されるような(メタ)アクリル硬化性材料であり、一部の実施形態では、それは、アクリレートである。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is a (meth)acrylic curable material as described herein, and in some embodiments it is , an acrylate.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料は、式Iによって表わされ、式中、Rは、-C(=O)-ORであり、Rは、本明細書に規定されるように、アルキレン鎖(例えば4つもしくはそれより多い、好ましくは6つもしくはそれより多い、好ましくは8つもしくはそれより多い炭素原子の長さ)、又はポリ(アルキレングリコール)鎖である。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is or includes a monofunctional elastomeric curable material, and in some embodiments, the elastomeric curable material is a monofunctional elastomeric curable material. is represented by formula I, where R 1 is -C(=O)-OR a and R a is an alkylene chain (e.g. four or more), as defined herein. preferably 6 or more, preferably 8 or more carbon atoms in length), or a poly(alkylene glycol) chain.

一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、多官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料は、式Iによって表わされ、式中、Eは、本明細書に規定されるように、アルキレン鎖(例えば4つもしくはそれより多い、又は6つもしくはそれより多い炭素原子の長さ)、及び/又はポリ(アルキレングリコール)鎖である。 In some embodiments, the elastomeric curable material is or includes a multifunctional elastomeric curable material, and in some embodiments, the multifunctional elastomeric curable material is represented by formula I * , where E is an alkylene chain (e.g., 4 or more, or 6 or more carbon atoms in length), and/or a poly(alkylene glycol) chain, as defined herein. It is.

一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、多官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料は、式IIによって表わされ、式中、Eは、枝分かれしたアルキル(例えば3つもしくはそれより多い、又は4つもしくはそれより多い、又は5つもしくはそれより多い炭素原子の長さ)である。 In some embodiments, the elastomeric curable material is or comprises a multifunctional elastomeric curable material, and in some embodiments, the multifunctional elastomeric curable material is represented by Formula II, wherein E is a branched alkyl (eg, 3 or more, or 4 or more, or 5 or more carbon atoms in length).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、例えば式I、I、II又はIIIのエラストマーアクリレート又はメタクリレート(アクリル又はメタクリルエラストマーとしても言及される)であり、一部の実施形態では、アクリレート又はメタクリレートは、硬化されたとき、ポリマー材料が0℃より低い又は-10℃より低いTを具備するように選択される。 In some of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is, for example, an elastomeric acrylate or methacrylate (also referred to as an acrylic or methacrylic elastomer) of formula I, I * , II or III. In some embodiments, the acrylate or methacrylate is selected such that, when cured, the polymeric material has a T g of less than 0° C. or less than −10° C.

例示的なエラストマーアクリレート及びメタクリレート硬化性材料は、2-プロパン酸、2-[[(ブチルアミノ)カルボニル]オキシ]エチルエステル(例示的なウレタンアクリレート)、及び商品名SR335(ラウリルアクリレート)及びSR395(イソデシルアクリレート)(Sartomerによる)の下で販売される化合物を含むが、それらに限定されない。他の例は、商品名SR350D(三官能トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA))、SR256(2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート)、SR252(ポリエチレングリコール(600)ジメタクリレート)、SR561(アルコシキル化ヘキサンジオールジアクリレート)(Sartomerによる)の下で販売される化合物を含む。 Exemplary elastomeric acrylate and methacrylate curable materials include 2-propanoic acid, 2-[[(butylamino)carbonyl]oxy]ethyl ester (an exemplary urethane acrylate), and the tradenames SR335 (lauryl acrylate) and SR395 ( isodecyl acrylate) (by Sartomer). Other examples include trade names SR350D (trifunctional trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA)), SR256 (2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate), SR252 (polyethylene glycol (600) dimethacrylate), SR561 (alkoxylated Hexanediol diacrylate) (by Sartomer).

例えば一つ以上のアクリレート又はメタクリレート基の代わりに一つ以上のアクリルアミド基を具備する他のアクリル材料もまた考えられることが注意されるべきである。 It should be noted that other acrylic materials are also conceivable, for example with one or more acrylamide groups instead of one or more acrylate or methacrylate groups.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、本明細書に記載されるような各実施形態のいずれかにおいて、一種以上の単官能エラストマー硬化性材料(例えば式Iで表わされるような単官能エラストマーアクリレート)及び一種以上の多官能(例えば二官能)エラストマー硬化性材料(例えば式I、II、又はIIIで表わされるような二官能エラストマーアクリレート)を含む。 As part of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material includes one or more monofunctional elastomeric curable materials ( (e.g., monofunctional elastomeric acrylates, such as those of formula I) and one or more polyfunctional (e.g., difunctional) elastomeric curable materials (e.g., difunctional elastomeric acrylates, such as those of formula I * , II, or III). .

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料の全量は、本明細書に記載されるようなエラストマー造形用材料配合物の全量の少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%であり、最大70%、又はさらに最大80%であることができる。 In some of the embodiments described herein, the total amount of elastomeric curable material is at least 40%, or at least 50% of the total amount of the elastomeric building material formulation as described herein. %, or at least 60%, and can be up to 70%, or even up to 80%.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性造形用配合物は、シリカ粒子をさらに含む。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable building compound further comprises silica particles.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子は、1ミクロンより小さい平均粒子サイズを持ち、即ちシリカ粒子は、サブミクロン粒子である。一部の実施形態では、シリカ粒子は、0.1nm~900nm、又は0.1nm~700nm、又は1nm~700nm、又は1nm~500nm、又は1nm~200nmの範囲の平均粒子サイズを持ち、それらの間のいずれかの中間値及び下位範囲を含む、ナノサイズ粒子又はナノ粒子である。 In some of any of the embodiments described herein, the silica particles have an average particle size of less than 1 micron, ie, the silica particles are submicron particles. In some embodiments, the silica particles have an average particle size ranging from 0.1 nm to 900 nm, or from 0.1 nm to 700 nm, or from 1 nm to 700 nm, or from 1 nm to 500 nm, or from 1 nm to 200 nm, and between Nanosized particles or nanoparticles, including any intermediate values and subranges of.

一部の実施形態では、かかる粒子の少なくとも一部は、配合物に導入されると凝集することができる。これらの実施形態の一部では、凝集体は、3ミクロン以下、又は1.5ミクロン以下の平均サイズを持つ。 In some embodiments, at least a portion of such particles are capable of agglomerating upon introduction into the formulation. In some of these embodiments, the aggregates have an average size of 3 microns or less, or 1.5 microns or less.

サブミクロンシリカ粒子のいずれかの商業的に入手可能な配合物は、本実施形態の文脈において使用可能であり、それらは、ヒュームドシリカ、コロイドシリカ、沈降シリカ、層状シリカ(例えばモンモリロナイト)、及びシリカ粒子のエアロゾル支援自己集合を含む。 Any commercially available formulation of submicron silica particles can be used in the context of this embodiment, including fumed silica, colloidal silica, precipitated silica, layered silica (e.g. montmorillonite), and Including aerosol-assisted self-assembly of silica particles.

シリカ粒子は、疎水性又は親水性表面を具備するようなものであることができる。粒子の表面の疎水性又は親水性は、粒子上の表面基の性質によって決定される。 Silica particles can be such that they have a hydrophobic or hydrophilic surface. The hydrophobicity or hydrophilicity of the surface of a particle is determined by the nature of the surface groups on the particle.

シリカが処理されないとき、即ち実質的にSi及びO原子から構成されるとき、粒子は、一般的にシラノール(Si-OH)表面基を具備し、それゆえ親水性である。未処理(未被覆)コロイドシリカ、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、及び層状シリカは、全て親水性表面を具備し、親水性シリカと考えられる。 When the silica is untreated, ie, composed essentially of Si and O atoms, the particles generally comprise silanol (Si-OH) surface groups and are therefore hydrophilic. Untreated (uncoated) colloidal silica, fumed silica, precipitated silica, and layered silica all have hydrophilic surfaces and are considered hydrophilic silica.

層状シリカは、表面基として4級アンモニウム及び/又はアンモニウムによって終わる長鎖炭化水素を具備するように処理されることができ、その表面の性質は、炭化水素鎖の長さによって決定される。疎水性シリカは、疎水性基が粒子の表面に結合されるシリカの形であり、処理されたシリカ又は官能化シリカ(疎水性基で反応されたシリカ)としても言及される。 The layered silica can be treated to have quaternary ammonium and/or long chain hydrocarbons terminated by ammonium as surface groups, the nature of the surface being determined by the length of the hydrocarbon chains. Hydrophobic silica is a form of silica in which hydrophobic groups are attached to the surface of the particles, also referred to as treated silica or functionalized silica (silica reacted with hydrophobic groups).

本明細書に規定されるように、アルキル、好ましくは2つもしくはそれより多い炭素原子の長さ、好ましくは4つもしくはそれより多い、又は6つもしくはそれより多い炭素原子の長さの中程度から大きな程度のアルキル、シクロアルキル、アリール、及び他の炭化水素、又は疎水性ポリマー(例えばポリジメチルシロキサン)のような限定されない疎水性表面基を具備するシリカ粒子は、疎水性シリカの粒子である。 As defined herein, alkyl, preferably 2 or more carbon atoms in length, preferably 4 or more carbon atoms in length, or 6 or more carbon atoms in length Silica particles having a large degree of hydrophobic surface groups such as, but not limited to, alkyl, cycloalkyl, aryl, and other hydrocarbons, or hydrophobic polymers (e.g., polydimethylsiloxane) are particles of hydrophobic silica. .

本明細書に記載されるようなシリカ粒子は、それゆえ未処理(非官能)であることができ、従って親水性粒子である。 Silica particles as described herein can therefore be untreated (non-functionalized) and are therefore hydrophilic particles.

あるいは、本明細書に記載されるようなシリカ粒子は、それらの表面上の部分と結合を形成するように反応させることによって処理又は官能化されることができる。 Alternatively, silica particles as described herein can be treated or functionalized by reacting to form bonds with moieties on their surface.

前記部分が親水性部分であるとき、官能化シリカ粒子は、親水性である。 When the moiety is a hydrophilic moiety, the functionalized silica particles are hydrophilic.

ヒドロキシ、アミン、アンモニウム、カルボキシ、シラノール、オキソ、及び類似物のような限定されない親水性表面基を具備するシリカ粒子は、親水性シリカの粒子である。 Silica particles with hydrophilic surface groups such as, but not limited to, hydroxy, amine, ammonium, carboxy, silanol, oxo, and the like are particles of hydrophilic silica.

前記部分が本明細書に記載されるように疎水性部分であるとき、官能化シリカ粒子は、疎水性である。 When the moiety is a hydrophobic moiety as described herein, the functionalized silica particles are hydrophobic.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、親水性表面を具備する(即ち、例えばコロイドシリカのような未処理シリカの親水性シリカ粒子である)。 In some of any of the embodiments described herein, at least some or all of the silica particles have a hydrophilic surface (i.e., hydrophilic silica particles of untreated silica, such as colloidal silica). ).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、疎水性表面を具備する(即ち、疎水性シリカ粒子である)。 In some of any of the embodiments described herein, at least some or all of the silica particles have a hydrophobic surface (ie, are hydrophobic silica particles).

一部の実施形態では、疎水性シリカ粒子は、官能化シリカ粒子、即ち一つ以上の疎水性部分で処理されたシリカの粒子である。 In some embodiments, the hydrophobic silica particles are functionalized silica particles, ie, particles of silica that have been treated with one or more hydrophobic moieties.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、硬化性官能基によって官能化された疎水性シリカ粒子(表面上に硬化性基を具備する粒子)である。 In some of any of the embodiments described herein, at least some or all of the silica particles are hydrophobic silica particles functionalized with curable functional groups (with curable groups on the surface). particles).

硬化性官能基は、本明細書に記載されるようないずれかの重合可能な基であることができる。一部の実施形態では、硬化性官能基は、配合物中の硬化性モノマーと同じ重合反応によって及び/又は硬化性モノマーと同じ硬化条件にさらすとき、重合可能である。一部の実施形態では、硬化性基は、本明細書に規定されるように、(メタ)アクリル(アクリル又はメタクリル)基である。 The curable functional group can be any polymerizable group as described herein. In some embodiments, the curable functional group is polymerizable by the same polymerization reaction and/or when exposed to the same curing conditions as the curable monomer in the formulation. In some embodiments, the curable group is a (meth)acrylic (acrylic or methacrylic) group, as defined herein.

本明細書に記載されるような親水性及び疎水性、官能化及び未処理のシリカ粒子は、商業的に入手可能な材料であることができ、又は業界で良く知られた方法を使用して製造されることができる。 Hydrophilic and hydrophobic, functionalized and untreated silica particles as described herein can be commercially available materials or prepared using methods well known in the art. can be manufactured.

これらの実施形態の文脈で使用される「少なくとも一部」は、粒子の少なくとも10%、又は少なくとも20%、又は少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%、又は少なくとも98%を意味する。 "At least a portion" as used in the context of these embodiments means at least 10%, or at least 20%, or at least 30%, or at least 40%, or at least 50%, or at least 60%, or at least It means 70%, or at least 80%, or at least 90%, or at least 95%, or at least 98%.

シリカ粒子はまた、二種以上のシリカ粒子の混合物、例えば本明細書に記載されるシリカ粒子のいずれかの二種以上の混合物であることができる。 The silica particles can also be a mixture of two or more types of silica particles, such as a mixture of two or more of any of the silica particles described herein.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、造形用材料配合物中のシリカ粒子の量は、造形用材料配合物の全重量の約1重量%~約20重量%、又は約1重量%~約15重量%、又は約1重量%~約10重量%の範囲である。 As part of any of the embodiments described herein, the amount of silica particles in the build material formulation is from about 1% to about 20% by weight of the total weight of the build material formulation, or It ranges from about 1% to about 15% by weight, or from about 1% to about 10% by weight.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本明細書に記載されたような配合物系中のシリカ粒子の量は、配合物系の全重量の約1重量%~約20重量%、又は約1重量%~約15重量%、又は約1重量%~約10重量%の範囲である。 As part of any of the embodiments described herein, the amount of silica particles in a formulation system as described herein ranges from about 1% to about 1% by weight of the total weight of the formulation system. 20% by weight, or from about 1% to about 15%, or from about 1% to about 10%.

一部の実施形態では、配合物系は、一種の配合物を含む。一部の実施形態では、配合物系は、二種以上の配合物を含み、シリカ粒子は、一種、二種、又は全ての配合物内に含まれる。 In some embodiments, the formulation system includes one type of formulation. In some embodiments, the formulation system includes more than one formulation, and the silica particles are included in one, two, or all of the formulations.

シリカ粒子の量は、硬化された造形用材料及び/又はそれを含む物体又はその中の一部の機械的特性を制御するように希望の通りに操作されることができる。例えば、シリカ粒子の量を高めると、硬化された造形用材料及び/又はそれを含む物体又はその中の一部の弾性率を高めることができる。 The amount of silica particles can be manipulated as desired to control the mechanical properties of the cured building material and/or the object or portion thereof containing it. For example, increasing the amount of silica particles can increase the modulus of the cured building material and/or the object or portion thereof containing it.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の量は、1種以上の造形用材料配合物中のエラストマー硬化性材料とシリカ粒子の重量比が約50:1~約4:1、又は約30:1~約4:1、又は約20:1~約2:1の範囲(それらの間のいずれかの中間値及び下位範囲も含む)であるようなものである。 In some of the embodiments described herein, the amount of silica particles is such that the weight ratio of elastomeric curable material to silica particles in the one or more building material formulations is from about 50:1 to from about 4:1, or from about 30:1 to about 4:1, or from about 20:1 to about 2:1, including any intermediate values and subranges therebetween. be.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー造形用材料配合物は、一種以上の追加の硬化性材料をさらに含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric building material formulation further comprises one or more additional curable materials.

追加の硬化性材料は、単官能硬化性材料、多官能硬化性材料、又はそれらの混合物であることができ、各材料は、モノマー、オリゴマー、もしくはポリマー、又はそれらの組み合わせであることができる。 The additional curable material can be a monofunctional curable material, a multifunctional curable material, or a mixture thereof, and each material can be a monomer, oligomer, or polymer, or a combination thereof.

好ましくは、必須ではないが、追加の硬化性材料は、例えば光照射(例えばUV照射)にさらすと硬化性エラストマー材料が重合可能である同じ硬化エネルギーにさらすときに重合可能である。 Preferably, although not necessarily, the additional curable material is polymerizable when exposed to the same curing energy that the curable elastomeric material is polymerizable, for example when exposed to light radiation (eg UV radiation).

一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、硬化されたとき、重合された材料がエラストマー材料のTより高いTを具備し、例えば0℃より高いT、又は5℃より高いT、又は10℃より高いTを具備するようなものである。 In some embodiments, the additional curable material has a T g that, when cured, the polymerized material is greater than the T g of the elastomeric material, such as a T g greater than 0° C., or greater than 5° C. T g , or such that it has a T g greater than 10°C.

一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、例えば、硬化されたとき、エラストマー材料を表わすものとは異なる弾性率及び/又はTを具備する非エラストマー硬化性材料である。 In some embodiments, the additional curable material is, for example, a non-elastomeric curable material that, when cured, has a different modulus and/or T g than that exhibiting the elastomeric material.

一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、単官能アクリレート又はメタクリレート((メタ)アクリレート)である。限定されない例としては、イソボルニルアクリレート(IBOA)、イソボルニルメタクリレート、アクリロイルモルフォリン(ACMO)、商品名SR-339の下でSartomer Company(米国)によって販売されるフェノキシエチルアクリレート、商品名CN131Bの下で販売されるようなウレタンアクリレートオリゴマー、及びAM方法論で使用可能ないずれかの他のアクリレート及びメタクリレートを含む。 In some embodiments, the additional curable material is a monofunctional acrylate or methacrylate ((meth)acrylate). Non-limiting examples include isobornyl acrylate (IBOA), isobornyl methacrylate, acryloyl morpholine (ACMO), phenoxyethyl acrylate sold by Sartomer Company (USA) under the trade name SR-339, trade name CN131B and any other acrylates and methacrylates that can be used in AM methodologies.

一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、多官能アクリレート又はメタクリレート((メタ)アクリレート)である。多官能(メタ)アクリレートの限定されない例としては、商品名SR-9003の下でSartomer Company(米国)によって販売される、プロポキシル化(2)ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(DiTMPTTA)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(TETTA)、及びジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DiPEP)、及び例えばEbecryl 230として販売されるような脂肪族ウレタンジアクリレートを含む。多官能(メタ)アクリレートオリゴマーの限定されない例は、エトキシル化又はメトキシル化ポリエチレングリコールジアクリレート又はジメタクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、ポリエチレングリコール-ポリエチレングリコールウレタンジアクリレート、部分的にアクリル化されたポリオールオリゴマー、CNN91として販売されるようなポリエステルベースのウレタンジアクリレートを含む。 In some embodiments, the additional curable material is a multifunctional acrylate or methacrylate ((meth)acrylate). Non-limiting examples of multifunctional (meth)acrylates include propoxylated (2) neopentyl glycol diacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate (DiTMPTTA), sold by Sartomer Company (USA) under the trade name SR-9003. ), pentaerythritol tetraacrylate (TETTA), and dipentaerythritol pentaacrylate (DiPEP), and aliphatic urethane diacrylates, such as sold as Ebecryl 230. Non-limiting examples of polyfunctional (meth)acrylate oligomers include ethoxylated or methoxylated polyethylene glycol diacrylate or dimethacrylate, ethoxylated bisphenol A diacrylate, polyethylene glycol-polyethylene glycol urethane diacrylate, partially acrylated polyols. oligomers, including polyester-based urethane diacrylates such as those sold as CNN91.

本明細書に規定されるようなTを具備するいずれかの他の硬化性材料、好ましくは硬化性材料が、追加の硬化性材料として考えられる。 Any other curable material, preferably a curable material, having a T g as defined herein is contemplated as an additional curable material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用材料配合物は、硬化性材料の重合を開始するための開始剤をさらに含む。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric building material formulation further comprises an initiator to initiate polymerization of the curable material.

全ての硬化性材料(エラストマー及び追加のもの(もし存在するなら))が光重合可能であるとき、光開始剤がこれらの実施形態において使用可能である。 Photoinitiators can be used in these embodiments when all curable materials (elastomer and additions, if present) are photopolymerizable.

全ての硬化性材料(エラストマー及び追加のもの(もし存在するなら))がアクリル化合物であるか、又はそうでなければフリーラジカル重合によって光重合可能であるとき、本明細書に記載されるようなフリーラジカル光開始剤は、これらの実施形態において使用可能である。 When all curable materials (elastomer and additions, if present) are acrylic or otherwise photopolymerizable by free radical polymerization, as described herein Free radical photoinitiators can be used in these embodiments.

光開始剤の濃度は、それを含有する硬化性エラストマー配合物において約0.1重量%~約0.5重量%、又は約1重量%~約5重量%の範囲であることができ、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。 The concentration of the photoinitiator can range from about 0.1% to about 0.5% by weight, or from about 1% to about 5% by weight in curable elastomer formulations containing it; , including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー造形用材料配合物は、軟らかい造形用材料配合物のために本明細書に記載されたように、一種以上の追加の非硬化性材料、例えば一種以上の着色剤、分散剤、界面活性剤、安定剤、及び抑制剤をさらに含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric build material formulation includes one or more additional additives, as described herein for soft build material formulations. The composition further includes non-curable materials such as one or more colorants, dispersants, surfactants, stabilizers, and inhibitors.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、UV硬化性材料であり、一部の実施形態では、それは、エラストマー(メタ)アクリレート、例えばエラストマーアクリレートである。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is a UV curable material, and in some embodiments it is an elastomeric (meth)acrylate, e.g., an elastomeric acrylate. .

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、追加の硬化性成分は、エラストマー造形用材料配合物に含められ、一部の実施形態では、この成分は、UV硬化性アクリレート又はメタクリレートである。 In some of any of the embodiments described herein, an additional curable component is included in the elastomeric building material formulation, and in some embodiments this component is UV curable acrylate or It is methacrylate.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子は、(メタ)アクリレート官能化シリカ粒子である。 In some of any of the embodiments described herein, the silica particles are (meth)acrylate functionalized silica particles.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用材料配合物は、一種以上の単官能エラストマーアクリレート、一種以上の多官能エラストマーアクリレート、一種以上の単官能アクリレート又はメタクリレート、及び一種以上の多官能アクリレート又はメタクリレートを含む。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric building material formulation comprises one or more monofunctional elastomeric acrylates, one or more multifunctional elastomeric acrylates, one or more monofunctional acrylates or methacrylates, and one or more polyfunctional acrylates or methacrylates.

これらの実施形態の一部では、エラストマー造形用材料配合物は、例えばIrgacure(登録商標)ファミリーの一種以上の光開始剤をさらに含む。 In some of these embodiments, the elastomeric building material formulation further comprises one or more photoinitiators, such as from the Irgacure family.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、全ての硬化性材料及びシリカ粒子は、単一の材料配合物に含められる。 In some of any of the embodiments described herein, all curable materials and silica particles are included in a single material formulation.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用配合物は、二種以上の造形用材料配合物を含み、本明細書に記載されるようなエラストマー硬化性配合物を含むエラストマー配合物系を形成する。 In some of any of the embodiments described herein, the elastomeric building formulation comprises two or more building material formulations, and an elastomeric curable formulation as described herein. to form an elastomer formulation system comprising:

これらの実施形態の一部では、一種の造形用材料配合物(例えば第一配合物又は部分A)は、エラストマー硬化性材料(例えばエラストマーアクリレート)を含み、別の種類の造形用材料配合物(例えば第二配合物又は部分B)は、追加の硬化性材料を含む。 In some of these embodiments, one type of build material formulation (e.g., first formulation or part A) includes an elastomeric curable material (e.g., elastomeric acrylate) and another type of build material formulation (e.g., elastomeric acrylate) For example, the second formulation or part B) contains additional curable materials.

代替的には、二種の造形用材料配合物の各々は、エラストマー硬化性材料を含み、配合物の一種は、追加の硬化性材料をさらに含む。 Alternatively, each of the two build material formulations includes an elastomeric curable material, and one of the formulations further includes an additional curable material.

さらに代替的には、エラストマー配合物系中の二種の造形用材料配合物の各々は、エラストマー硬化性を含むが、エラストマー材料は、各配合物において異なる。例えば一種の配合物は、単官能エラストマー硬化性材料を含み、別の種類の配合物は、多官能エラストマー材料を含む。代替的には、一種の配合物は、単官能と多官能エラストマー硬化性材料の比率Wの混合物を含み、別の種類の配合物は、単官能と多官能エラストマー硬化性材料の比率Qの混合物を含み、但し、WとQは異なる。 Still alternatively, each of the two building material formulations in the elastomeric formulation system includes an elastomer curable, but the elastomeric material is different in each formulation. For example, one type of formulation includes a monofunctional elastomeric curable material, and another type of formulation includes a multifunctional elastomeric material. Alternatively, one type of formulation comprises a mixture of monofunctional and multifunctional elastomeric curable materials in a ratio W, and another type of formulation comprises a mixture of monofunctional and multifunctional elastomeric curable materials in a ratio Q However, W and Q are different.

造形用材料配合物の各々が、本明細書に記載されるエラストマー材料を含むときはいつでも、エラストマー配合物系中の一種以上の造形用材料配合物は、追加の硬化性材料をさらに含むことができる。例示的な実施形態では、一種の配合物は、単官能の追加の材料を含み、別の種類の配合物は、多官能の追加の材料を含む。さらなる例示的な実施形態では、一種の配合物は、オリゴマー硬化性材料を含み、別の種類の配合物は、モノマー硬化性材料を含む。 Whenever each of the build material formulations includes an elastomeric material described herein, one or more build material formulations in the elastomeric formulation system can further include additional curable materials. can. In an exemplary embodiment, one type of formulation includes additional monofunctional materials and another type of formulation includes additional materials that are multifunctional. In a further exemplary embodiment, one type of formulation includes an oligomeric curable material and another type of formulation includes a monomeric curable material.

本明細書に記載されるようなエラストマー硬化性材料及び追加の硬化性材料のいかなる組み合わせもエラストマー配合物系を形成する二種以上の造形用材料配合物への含有のために考えられる。造形用材料配合物の組成及び印刷モードの選択は、以下にさらに詳細に記載されるように、制御可能な方法で様々な特性を具備する物体の製作を可能にする。 Any combination of elastomeric curable materials and additional curable materials as described herein are contemplated for inclusion in two or more building material formulations to form an elastomeric formulation system. Selection of the composition of the building material formulation and the printing mode allows for the fabrication of objects with a variety of properties in a controllable manner, as described in further detail below.

一部の実施形態では、エラストマー配合物系中の一種以上の造形用材料配合物は、エラストマー硬化性材料と追加の硬化性材料の比率が本明細書に記載されるようなゴム状材料を与えるように選択される。 In some embodiments, the one or more building material formulations in the elastomeric formulation system provide a rubber-like material such that the ratio of elastomeric curable material to additional curable material is as described herein. selected as follows.

一部の実施形態では、シリカ粒子、一種以上の光開始剤、及び任意選択的に他の成分は、一方又は両方の造形用材料配合物に含められる。 In some embodiments, silica particles, one or more photoinitiators, and optionally other ingredients are included in one or both building material formulations.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、全ての硬化性材料は、(メタ)アクリレートである。 In an exemplary build material formulation according to some of the embodiments described herein, all curable materials are (meth)acrylates.

本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、光開始剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の約1重量%~約5重量%、又は約2重量%~約5重量%、又は約3重量%~約5重量%、又は約3重量%~約4重量%(例えば、3,3.1,3.2,3.25,3.3,3.4,3.5,3.6,3.7,3.8,3.85,3.9重量%であり、それらの間のいかなる中間値も含む)の範囲である。 In any of the exemplary building material formulations described herein, the concentration of photoinitiator is from about 1% to about 5% by weight of the total weight of the formulation or formulation system containing it; or about 2% to about 5%, or about 3% to about 5%, or about 3% to about 4% (e.g., 3, 3.1, 3.2, 3.25, 3 .3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.85, 3.9% by weight, including any intermediate values therebetween).

本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、抑制剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の0重量%~約2重量%、又は0重量%~約1重量%であり、例えば0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9又は約1重量%であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。 In any of the exemplary build material formulations described herein, the concentration of inhibitor is from 0% to about 2% by weight of the total weight of the formulation or formulation system containing it, or 0% to about 2% by weight of the total weight of the formulation or formulation system containing it. % by weight to about 1% by weight, such as 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or about 1% by weight, including any intermediate values therebetween.

本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、界面活性剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の0重量%~約1重量%であり、例えば0,0.01,0.05,0.1,0.5又は約1重量%であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。 In any of the exemplary building material formulations described herein, the concentration of surfactant is from 0% to about 1% by weight of the total weight of the formulation or formulation system containing it. , for example 0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5 or about 1% by weight, including any intermediate values therebetween.

本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、分散剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の0重量%~約2重量%であり、例えば0,0.1,0.5,0.7,1,1.2,1.3,1.35,1.4,1.5,1.7,1.8又は約2重量%であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。 In any of the exemplary build material formulations described herein, the concentration of dispersant is from 0% to about 2% by weight of the total weight of the formulation or formulation system containing it; For example, 0, 0.1, 0.5, 0.7, 1, 1.2, 1.3, 1.35, 1.4, 1.5, 1.7, 1.8 or about 2% by weight. , and it includes any intermediate values between them.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、エラストマー硬化性材料の全濃度は、約30重量%~約90重量%、又は約40重量%~約90重量%、又は約40重量%~約85重量%の範囲である。 In exemplary build material formulations according to some of the embodiments described herein, the total concentration of elastomeric curable material is from about 30% to about 90%, or about 40% by weight. and about 90% by weight, or from about 40% to about 85% by weight.

「全濃度」は、本明細書中全体を通して、本明細書に記載されるような(一種以上の)エラストマー造形用材料配合物の全てにおいて又はエラストマー配合物系においての全重量を意味する。 "Total concentration" throughout this specification refers to the total weight of all of the elastomeric building material formulation(s) or elastomeric formulation system as described herein.

一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料及び多官能エラストマー硬化性材料を含む。 In some embodiments, the elastomeric curable materials include monofunctional elastomeric curable materials and multifunctional elastomeric curable materials.

一部の実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約20重量%~約70重量%、又は約30重量%~約50重量%の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約50重量%~約70重量%、又は約55重量%~約65重量%、又は約55重量%~約60重量%(例えば58重量%)の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約30重量%~約50重量%、又は約35重量%~約50重量%、又は約40重量%~約45重量%(例えば42重量%)の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。 In some embodiments, the total concentration of monofunctional elastomeric curable material ranges from about 20% to about 70% by weight, or from about 30% to about 50% by weight; Also includes intermediate values and subranges. In exemplary embodiments, the total concentration of monofunctional elastomeric curable material is from about 50% to about 70%, or from about 55% to about 65%, or from about 55% to about 60% (by weight). 58% by weight), including any intermediate values and subranges therebetween. In exemplary embodiments, the total concentration of monofunctional elastomeric curable material is from about 30% to about 50%, or from about 35% to about 50%, or from about 40% to about 45% (by weight). 42% by weight), including any intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約10重量%~約30重量%の範囲である。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約10重量%~約20重量%、又は約10重量%~約15重量%(例えば12重量%)の範囲である。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約10重量%~約30重量%、又は約10重量%~約20重量%、又は約15重量%~約20重量%(例えば16重量%)の範囲である。 In some embodiments, the total concentration of multifunctional elastomeric curable material ranges from about 10% to about 30% by weight. In exemplary embodiments, the total concentration of monofunctional elastomeric curable material ranges from about 10% to about 20%, or from about 10% to about 15% (eg, 12%) by weight. In exemplary embodiments, the total concentration of monofunctional elastomeric curable material is from about 10% to about 30%, or from about 10% to about 20%, or from about 15% to about 20% (by weight). For example, 16% by weight).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、追加の硬化性材料の全濃度は、約10重量%~約40重量%、又は約15重量%~約35重量%の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。 In exemplary build material formulations according to some of the embodiments described herein, the total concentration of additional curable material is about 10% to about 40% by weight, or about 15% by weight. % to about 35% by weight, including any intermediate values and subranges therebetween.

一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、単官能硬化性材料を含む。 In some embodiments, the additional curable material comprises a monofunctional curable material.

一部の実施形態では、単官能の追加の硬化性材料の全濃度は、約15重量%~約25重量%、又は約20重量%~約25重量%(例えば21重量%)の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の濃度は、約20重量%~約30重量%、又は約25重量%~約30重量%(例えば28重量%)の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。 In some embodiments, the total concentration of monofunctional additional curable material ranges from about 15% to about 25%, or from about 20% to about 25% (e.g., 21%) by weight. , including any intermediate values and subranges therebetween. In exemplary embodiments, the concentration of monofunctional elastomeric curable material ranges from about 20% to about 30%, or from about 25% to about 30% (eg, 28%) by weight; including any intermediate values and subranges therebetween.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的なエラストマー造形用材料配合物又は配合物系では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料及び多官能エラストマー硬化性材料を含み、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約30重量%~約50重量%(例えば約40重量%~約45重量%)、又は約50重量%~約70重量%(例えば約55重量%~約60重量%)の範囲であり、多官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約10重量%~約20重量%の範囲であり、一種以上の配合物は、約20重量%~約30重量%の範囲の全濃度で追加の単官能硬化性材料をさらに含む。 In an exemplary elastomeric building material formulation or formulation system according to a portion of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable materials include monofunctional elastomeric curable materials and multifunctional elastomeric curable materials. and the total concentration of monofunctional elastomeric curable material is from about 30% to about 50% (e.g., from about 40% to about 45%), or from about 50% to about 70% (e.g., about 55%) by weight. % to about 60% by weight), the total concentration of the multifunctional elastomeric curable material ranges from about 10% to about 20% by weight, and the one or more blends It further includes additional monofunctional curable materials at a total concentration in the range of about 30% by weight.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、一種以上の造形用配合物は、少なくとも一種のエラストマー単官能硬化性材料、少なくとも一種のエラストマー多官能硬化性材料、及び少なくとも一種の追加の単官能硬化性材料を含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the one or more building compounds include at least one elastomeric monofunctional curable material, at least one elastomeric multifunctional curable material, and at least one elastomeric multifunctional curable material. Contains a type of additional monofunctional curable material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~30重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of curable monofunctional materials ranges from 10% to 30% by weight of the total weight of the one or more building compounds. be.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の50重量%~70重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of elastomeric monofunctional curable material ranges from 50% to 70% by weight of the total weight of the one or more building compounds. It is.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~20重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of elastomeric multifunctional curable material ranges from 10% to 20% by weight of the total weight of the one or more building compounds. It is.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~30重量%の範囲であり、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の50重量%~70重量%の範囲であり、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~20重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of curable monofunctional materials ranges from 10% to 30% by weight of the total weight of the one or more building compounds. , the total concentration of elastomeric monofunctional curable materials ranges from 50% to 70% by weight of the total weight of the one or more building compounds; It ranges from 10% to 20% by weight of the total weight of the modeling compound.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の20重量%~30重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of curable monofunctional materials ranges from 20% to 30% by weight of the total weight of the one or more building compounds. be.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の30重量%~50重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of elastomeric monofunctional curable material ranges from 30% to 50% by weight of the total weight of the one or more building compounds. It is.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~30重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of elastomeric multifunctional curable material ranges from 10% to 30% by weight of the total weight of the one or more building compounds. It is.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の20重量%~30重量%の範囲であり、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の30重量%~50重量%の範囲であり、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の10重量%~30重量%の範囲である。 According to some of any of the embodiments described herein, the total concentration of curable monofunctional materials ranges from 20% to 30% by weight of the total weight of the one or more building compounds. , the total concentration of elastomeric monofunctional curable materials is in the range of 30% to 50% by weight of the total weight of the one or more building compounds, and the total concentration of elastomeric multifunctional curable materials is It ranges from 10% to 30% by weight of the total weight of the modeling compound.

本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物では、各成分の濃度は、一種の造形用材料配合物が使用されるときにその濃度として、又は二種以上の造形用材料配合物が使用されるときにその全濃度として与えられる。 In the exemplary build material formulations described herein, the concentration of each component may be expressed as a concentration when one build material formulation is used, or as a concentration when more than one build material formulation is used. is given as its total concentration when used.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物(又は二種以上の造形用材料配合物)は、硬化されたとき、少なくとも4000N/m、又は少なくとも4500N/m、又は少なくとも5000N/mの引裂抵抗によって特徴づけられる。引裂抵抗は、ASTM D624に従って決定される。 In some embodiments, an elastomeric build material formulation (or two or more build material formulations) as described herein, when cured, produces at least 4000 N/m, or at least 4500 N/m m, or at least 5000 N/m. Tear resistance is determined according to ASTM D624.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物(又は二種以上の造形用材料配合物)は、硬化されたとき、前記シリカ粒子のない硬化された同じ造形用材料配合物の引裂抵抗より少なくとも500N/m、又は少なくとも700N/m、又は少なくとも800N/mの分だけ高い引裂抵抗によって特徴づけられる。 In some embodiments, an elastomeric build material formulation (or two or more build material formulations) as described herein, when cured, contains the same cured material without the silica particles. Characterized by a tear resistance that is at least 500 N/m, or at least 700 N/m, or at least 800 N/m higher than the tear resistance of the building material formulation.

一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物(又は二種以上の造形用材料配合物)は、硬化されたとき、少なくとも2MPaの引張強度によって特徴づけられる。 In some embodiments, an elastomeric build material formulation (or two or more build material formulations) as described herein is characterized by a tensile strength of at least 2 MPa when cured. .

一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物(又は二種以上の造形用材料配合物)は、硬化された造形用材料からなりかつ二つのOリングとそれらのリングを接続する管を具備する物体が少なくとも一時間又は少なくとも一日の一定の伸張下での引裂抵抗によって特徴づけられるようなものである。 In some embodiments, an elastomeric build material formulation (or two or more build material formulations) as described herein comprises a cured build material and includes two O-rings. The object comprising the tube connecting the rings is such that it is characterized by tear resistance under constant stretching for at least one hour or at least one day.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいてエラストマー硬化性材料のために本明細書に記載されるように、単官能エラストマー硬化性モノマー、単官能エラストマー硬化性オリゴマー、多官能エラストマー硬化性モノマー、多官能エラストマー硬化性オリゴマー、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される。 According to some of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is the same as described herein for the elastomeric curable material in each embodiment and any combination thereof. selected from monofunctional elastomer curable monomers, monofunctional elastomer curable oligomers, multifunctional elastomer curable monomers, multifunctional elastomer curable oligomers, and any combination thereof, as described in .

一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいて本明細書に記載されるように、式I,I,II及びIIIによって表わされる材料から選択される一種以上の材料を含む。 In some embodiments, the elastomeric curable material is represented by formulas I, I * , II, and III, as described herein in each embodiment and in any combination thereof. Contains one or more materials selected from materials.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料及びシリカ粒子は、同じ配合物中にある。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material and the silica particles are in the same formulation.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性配合物系は、少なくとも一種の追加の硬化性材料をさらに含む。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable formulation system further comprises at least one additional curable material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、追加の硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいて追加の硬化性材料のために本明細書に記載されるように、単官能硬化性モノマー、単官能硬化性オリゴマー、多官能硬化性モノマー、多官能硬化性オリゴマー、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される。 According to some of the embodiments described herein, the additional curable material is present for the additional curable material in each embodiment and any combination thereof. Selected from monofunctional curable monomers, monofunctional curable oligomers, multifunctional curable monomers, multifunctional curable oligomers, and any combination thereof, as described herein.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料、シリカ粒子、及び追加の硬化性材料は、同じ配合物中にある。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material, the silica particles, and the additional curable material are in the same formulation.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、UV硬化性エラストマー材料である。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is a UV curable elastomeric material.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、アクリルエラストマーである。 According to some of any of the embodiments described herein, the elastomeric curable material is an acrylic elastomer.

物体:
本発明の実施形態は、少なくとも一部に軟らかい身体組織に似た軟らかい材料を含む三次元物体を提供する。
object:
Embodiments of the invention provide three-dimensional objects that include at least a portion of a soft material that resembles soft body tissue.

本発明の実施形態は、軟らかい身体組織又は器官を含む本明細書に規定されるような身体構造に似た三次元物体を提供する。 Embodiments of the invention provide three-dimensional objects that resemble body structures as defined herein, including soft body tissues or organs.

本発明の実施形態は、軟らかい身体組織、又はそれを含む身体器官、系又は構造の少なくとも視覚特性及び機械特性を具備する軟らかい材料をその少なくとも一部に含む三次元物体を提供する。 Embodiments of the invention provide a three-dimensional object that includes at least a portion of a soft material that has at least the visual and mechanical properties of soft body tissue, or a body organ, system or structure containing it.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、物体は、本明細書に記載されるように、10未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を具備する材料をその少なくとも一部に含む。 According to some of the embodiments described herein, the object comprises a material having a Shore A hardness of less than 10 or a Shore OO hardness of less than 40, as described herein. Included in at least some of them.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本明細書に記載された物体は、それぞれの実施形態のいずれか及びそれらのいずれかの組み合わせについて本明細書に記載されるような付加製造法によって得られることができる。 According to part of any of the embodiments described herein, an object described herein may be any of the objects described herein for each of the embodiments and any combinations thereof. can be obtained by additive manufacturing methods such as

物体が、本明細書に記載されるように、単一の軟らかい造形用材料配合物から作られるとき、それは、硬化(固化)されたとき、軟らかい造形用材料配合物のために本明細書に記載されるような機械特性を具備する。 When an object is made from a single soft build material formulation, as described herein, when it is cured (solidified) it It has mechanical properties as described.

一部の実施形態では、物体は、二種以上の造形用材料配合物から作られ、これらの実施形態の一部では、物体の少なくとも一部は、本明細書に記載されるように、デジタル材料から作られる。一部の実施形態では、物体は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されるように芯鞘構造を含み、選択された材料及び構造に従った特性を具備する。 In some embodiments, the object is made from two or more building material formulations, and in some of these embodiments, at least a portion of the object is digitally constructed as described herein. made from materials. In some embodiments, the object includes a core-sheath structure as described herein in any of the respective embodiments, and has properties according to the selected material and structure.

本実施形態による物体は、その少なくとも一部又は部分が軟らかい材料から作られるようなものである。物体は、複数の部分又はその一部が軟らかい材料から作られるか、又は全体が軟らかい材料から作られるようなものであることができる。軟らかい材料は、異なる部分又は部において同じであるか又は異なることができ、軟らかい材料から作られた物体の各部分、部又は全部について、軟らかい材料は、部分、部又は物体内で同じであるか又は異なることができる。異なる軟らかい材料が使用されるとき、それらは、以下にさらに説明されるように、それらの化学組成及び/又は機械特性において異なることができる。 The object according to this embodiment is such that at least part or portion thereof is made from a soft material. The object can be such that several parts or parts thereof are made of a soft material, or the whole is made of a soft material. The soft material can be the same or different in different parts or parts, and for each part, part or all of an object made from a soft material, the soft material can be the same or different within the part, part or object. Or it can be different. When different soft materials are used, they can differ in their chemical composition and/or mechanical properties, as explained further below.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、物体は、身体構造(例えば本明細書に規定されるような身体系、組織及び/又は器官)の視覚特性(例えば形状、感覚、色、外観)及び機械特性(例えばショア硬度)の少なくとも一方を具備する。 As part of any of the embodiments described herein, objects include visual characteristics (e.g., shape, sensation, etc.) of body structures (e.g., body systems, tissues, and/or organs as defined herein). , color, appearance) and mechanical properties (for example, Shore hardness).

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、物体は、本明細書に記載されるような身体軟組織を含む身体構造の少なくとも形状及び硬度を具備する。 In some of any of the embodiments described herein, the object has at least the shape and hardness of a body structure, including body soft tissue, as described herein.

これらの実施形態の一部では、身体構造(例えば身体組織又は器官又は系)は、例えば本明細書に記載されるような筋組織、肉、皮膚組織、脂肪組織、脳組織、骨髄組織、肝臓組織、軟骨組織、腫瘍組織、平滑組織、及びいずれかの他の軟組織のような軟らかい身体組織を含む。 In some of these embodiments, the body structure (e.g., body tissue or organ or system) includes, for example, muscle tissue, meat, skin tissue, adipose tissue, brain tissue, bone marrow tissue, liver as described herein. tissue, cartilage tissue, tumor tissue, smooth tissue, and any other soft tissue.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本明細書に記載されるような物体は、医療装置、例えばトレーニング又は教育目的のために使用される医療装置の一部であるか、又はそれを形成する。例示的なかかる装置は、図10,11A及び11Bに与えられる。 In some of the embodiments described herein, the object as described herein is part of a medical device, such as a medical device used for training or educational purposes. or form it. Exemplary such devices are provided in FIGS. 10, 11A and 11B.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、物体は、好ましくは軟らかい身体組織を含むような身体器官、構造又は系のそれぞれの特性に似た視覚特性(例えば形状及び任意選択的に色)及び機械特性(例えば硬度)を有する。かかる物体は、例えば心臓、骨、脳、血管、筋肉、皮膚又は肉、及びそれらのいずれかの組み合わせに似る。 According to part of any of the embodiments described herein, the object preferably has visual properties (e.g. shape and color) and mechanical properties (e.g. hardness). Such objects resemble, for example, a heart, bones, brain, blood vessels, muscles, skin or flesh, and any combination thereof.

例示的なかかる物体は、例えば図9D及び17に与えられる。 Exemplary such objects are provided in FIGS. 9D and 17, for example.

本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、物体は、本明細書に記載されるように、生物材料を欠いている。 In some of any of the embodiments described herein, the object is devoid of biological material, as described herein.

本明細書中で使用される用語「約」は、±10%又は±5%を示す。 The term "about" as used herein refers to ±10% or ±5%.

用語「含む/備える(comprises、comprising、includes、including)」、「有する(having)」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない(including but not limited to)」ことを意味する。 The terms "comprises," "including," "having," and their cognates mean "including but not limited to." .

用語「からなる(consisting of)」は、「含み、それらに限定される(including and limited to)」ことを意味する。 The term "consisting of" means "including and limited to."

表現「から本質的になる(consisting essentially of)」は、さらなる成分、工程および/または部分が、主張される組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法または構造がさらなる成分、工程および/または部分を含み得ることを意味する。 The expression "consisting essentially of" is used only when the additional ingredients, steps and/or moieties do not materially alter the essential novel characteristics of the claimed composition, method or structure. , means that the composition, method or structure may include additional components, steps and/or parts.

本明細書中で使用される場合、単数形態(「a」、「an」および「the」)は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照物を包含する。例えば、用語「化合物(a compound)」または用語「少なくとも1つの化合物」は、その混合物を含めて、複数の化合物を包含し得る。 As used herein, the singular forms (“a,” “an,” and “the”) include plural references unless the context clearly dictates otherwise. For example, the term "a compound" or the term "at least one compound" can encompass multiple compounds, including mixtures thereof.

本出願の全体を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、1~6などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲(例えば、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6など)、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値(例えば、1、2、3、4、5および6)を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。 Throughout this application, various aspects of the invention may be presented in a range format. It is to be understood that the description in range format is merely for convenience and brevity and is not to be construed as an inflexible limitation on the scope of the invention. Accordingly, range statements should be construed to include all possible subranges specifically disclosed as well as the individual numerical values included within that range. For example, the description of a range such as 1 to 6 refers to specifically disclosed subranges (e.g., 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 4, 2 to 6, 3 to 6, etc.), and , shall be considered to have the individual numerical values within that range (eg, 1, 2, 3, 4, 5, and 6). This applies regardless of the scope.

数値範囲が本明細書中で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字(分数または整数)を含むことが意味される。第1の示された数字および第2の示された数字「の範囲である/の間の範囲」という表現、および、第1の示された数字「から」第2の示された数「まで及ぶ/までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第1の示された数字と、第2の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。 Whenever a numerical range is expressed herein, it is meant to include any recited numbers (fractional or integer) that fall within the indicated range. The expressions “ranging between” the first indicated number and the second indicated number, and “from” the first indicated number “to” the second indicated number; The expression "range ranging from/to" is used interchangeably and is meant to include the first indicated number, the second indicated number, and all fractions and integers therebetween.

本明細書中全体を通して、用語「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリル化合物を包含する。 Throughout this specification, the term "(meth)acrylic" includes acrylic and methacrylic compounds.

本明細書中全体を通して、表現「連結部分」又は「連結基」は、化合物中の二つ以上の部分又は基を接続する基を記載する。連結部分は、一般的に二又は三官能化合物から誘導され、二つ又は三つのラジカル部分として見なされることができ、二つ又は三つのラジカルは、それぞれ、その二つ又は三つの原子を介して二つ又は三つの他の部分に接続される。 Throughout this specification, the expression "linking moiety" or "linking group" describes a group that connects two or more moieties or groups in a compound. The linking moiety is generally derived from a di- or trifunctional compound and can be viewed as a two or three radical moiety, where the two or three radicals are connected via their two or three atoms, respectively. Connected to two or three other parts.

例示的な連結部分は、本明細書に規定されるように、一つ以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断される、炭化水素部分又は鎖、及び/又は連結基として規定されるとき、以下に挙げられる化学基のいずれかを含む。 Exemplary linking moieties, when defined as a hydrocarbon moiety or chain, and/or linking group, optionally interrupted by one or more heteroatoms, as defined herein: containing any of the chemical groups listed in

化学基が本明細書において「末端基」として言及されるとき、それは、置換基として中断され、置換基は、その一つの原子によって別の基に接続される。 When a chemical group is referred to herein as a "terminal group," it is interrupted as a substituent, and the substituent is connected to another group by one of its atoms.

本明細書中全体を通して、用語「炭化水素」は、主として炭素及び水素原子から構成される化学基を集合的に記載する。炭化水素は、アルキル、アルケン、アルキン、アリール、及び/又はシクロアルキルからなることができ、各々は、置換されても置換されなくてもよく、一つ以上のヘテロ原子によって中断されてもよい。炭素原子の数は、2~20の範囲であり、好ましくはそれより低く、例えば1~10、又は1~6、又は1~4の範囲であることができる。炭化水素は、連結基又は末端基であることができる。 Throughout this specification, the term "hydrocarbon" collectively describes chemical groups composed primarily of carbon and hydrogen atoms. Hydrocarbons can consist of alkyls, alkenes, alkynes, aryls, and/or cycloalkyls, each of which may be substituted or unsubstituted and interrupted by one or more heteroatoms. The number of carbon atoms can range from 2 to 20, preferably lower, for example from 1 to 10, or from 1 to 6, or from 1 to 4. The hydrocarbon can be a linking group or a terminal group.

ビスフェノールAは、2つのアリール基及び1つのアルキル基から構成される炭化水素の一例である。 Bisphenol A is an example of a hydrocarbon composed of two aryl groups and one alkyl group.

本明細書で使用される用語「アミン」は、-NR’R”基および-NR’-基の両方を記載し、ここでR’およびR”はそれぞれ独立して水素、アルキル、シクロアルキル、またはアリールであり、これらの用語は本明細書中下記で定義される。 The term "amine" as used herein describes both the groups -NR'R" and -NR'-, where R' and R" are each independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, or aryl, as these terms are defined herein below.

従って、アミン基は、第一級アミン(ここでR’およびR”の両方は水素である)、第二級アミン(ここでR’は水素でありかつR”はアルキル、シクロアルキル、もしくはアリールである)、または第三級アミン(ここでR’およびR”はそれぞれ独立してアルキル、シクロアルキルもしくはアリールである)であることができる。 Thus, amine groups include primary amines (where R' and R'' are both hydrogen), secondary amines (where R' is hydrogen and R'' is alkyl, cycloalkyl, or aryl). ), or a tertiary amine where R' and R'' are each independently alkyl, cycloalkyl or aryl.

代替的に、R’およびR”は、それぞれ独立してヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルホンアミド、カルボニル、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。 Alternatively, R' and R'' are each independently hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, heteroalicyclic, amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy , aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, carbonyl, C-carboxylate, O-carboxylate, N-thiocarbamate, O-thiocarbamate, urea, thiourea, It can be an N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine.

用語「アミン」は、アミンが末端基である場合には、本明細書中下記で定義されるように、-NR’R”基を表すために本明細書中では使用され、また、アミンが連結基または連結部分の一部である場合には-NR’-基を表すために本明細書中では使用される。 The term "amine" is used herein to represent a -NR'R" group, as defined herein below, when the amine is a terminal group and also when the amine is a terminal group. Used herein to represent a -NR'- group when part of a linking group or moiety.

用語「アルキル」は、直鎖基および分枝鎖基を含む飽和した脂肪族炭化水素を記載する。好ましくは、アルキル基は1個~3個又は1個~20個の炭素原子を有する。数値範囲、例えば「1個~20個」が本明細書で述べられる場合は常に、それは基(この場合はアルキル基)が1個の炭素原子、2個の炭素原子、3個の炭素原子などの20個までの炭素原子を含むということを意味する。アルキル基は、置換または非置換であり得る。置換されたアルキルは一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。 The term "alkyl" describes saturated aliphatic hydrocarbons including straight and branched chain groups. Preferably, the alkyl group has 1 to 3 or 1 to 20 carbon atoms. Whenever a numerical range is mentioned herein, such as "1 to 20," it means that the group (in this case the alkyl group) has 1 carbon atom, 2 carbon atoms, 3 carbon atoms, etc. up to 20 carbon atoms. Alkyl groups can be substituted or unsubstituted. A substituted alkyl can have one or more substituents, each substituent independently including, for example, hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, heteroalicyclic, Amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy, aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, C-carboxylate, O-carboxylate, N-thiocarbamate , O-thiocarbamate, urea, thiourea, N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine.

アルキル基は、単一の隣接原子に結合された末端基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の部分を連結する連結基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)であることができる。アルキルが連結基であるとき、それはまた、「アルキレン」または「アルキレン鎖」として本明細書中に言及される。 An alkyl group is a terminal group (as this term is defined herein above) attached to a single adjacent atom, or two or more moieties through at least two carbons in the chain. (as that term is defined herein above). When alkyl is the linking group, it is also referred to herein as an "alkylene" or "alkylene chain."

本明細書において、本明細書に規定されるように、親水性基によって置換されるC(1-4)アルキルは、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。 As used herein, C(1-4) alkyl substituted by a hydrophilic group, as defined herein, is included under the expression "hydrophilic group" herein.

本明細書中で使用されるアルケンおよびアルキンは、一つ以上の二重結合または三重結合をそれぞれ含む、本明細書中で定義されるアルキルである。 Alkenes and alkynes as used herein are alkyls, as defined herein, containing one or more double or triple bonds, respectively.

用語「シクロアルキル」基は、環の1つまたは複数が完全共役のπ電子系を有しない、すべて炭素からなる単環基または縮合環(すなわち、隣接炭素原子対を共有する環)基を記載する。例示は、限定されないが、シクロヘキサン、アダマチン、ノルボルニル、イソボルニル、及びその類似物を含む。シクロアルキル基は、置換または非置換であることができる。置換されたシクロアルキルは一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。シクロアルキル基は、単一の隣接原子に結合された末端基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)であることができる。 The term "cycloalkyl" group describes an all-carbon monocyclic group or a fused-ring (i.e., ring sharing a pair of adjacent carbon atoms) group in which one or more of the rings does not have a fully conjugated pi-electron system. do. Examples include, but are not limited to, cyclohexane, adamatine, norbornyl, isobornyl, and the like. Cycloalkyl groups can be substituted or unsubstituted. A substituted cycloalkyl can have one or more substituents, each substituent independently being, for example, hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, heteroalicyclic , amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy, aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, C-carboxylate, O-carboxylate, N-thio It can be a carbamate, O-thiocarbamate, urea, thiourea, N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine. A cycloalkyl group includes a terminal group (as this term is defined herein above) attached to a single adjacent atom, or two or more via at least two carbons in the chain. It can be a linking group (as that term is defined herein above) that connects the components.

本明細書に規定されるように、二つ以上の親水性基によって置換される、1~6個の炭素原子のシクロアルキルは、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。 Cycloalkyl of 1 to 6 carbon atoms, as defined herein, substituted by two or more hydrophilic groups are included herein under the expression "hydrophilic group".

用語「複素脂環」基は、例えば、窒素、酸素およびイオウなどの1個または複数個の原子を環(1つまたは複数)に有する単環基または縮合環基を記載する。環はまた、1つまたは複数の二重結合を有することができる。しかしながら、環は、完全共役のπ電子系を有しない。代表的な例は、ピペリジン、ピペラジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、モルホリノおよびその類似物である。 The term "heteroalicyclic" group describes a monocyclic or fused ring group having one or more atoms in the ring(s), such as, for example, nitrogen, oxygen, and sulfur. The ring can also have one or more double bonds. However, the ring does not have a fully conjugated pi-electron system. Representative examples are piperidine, piperazine, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, morpholino and analogs thereof.

複素脂環は、置換または非置換であることができる。置換された複素脂環は、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は、独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。複素脂環基は、単一の隣接原子に結合された末端基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)であることができる。 Heteroalicyclics can be substituted or unsubstituted. A substituted heteroalicyclic ring can have one or more substituents, each substituent being independently, for example, hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, Heteroalicyclic, amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy, aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, C-carboxylate, O-carboxylate, It can be N-thiocarbamate, O-thiocarbamate, urea, thiourea, N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine. A heteroalicyclic group is a terminal group (as this term is defined herein above) attached to a single adjacent atom, or two or more via at least two carbons in the chain. can be a linking group (as that term is defined herein above) that connects the components of.

窒素又は酸素のような一つ以上の電子供与原子を含み、かつ炭素原子対複素原子の数値比が5:1又はそれより低い複素脂環基は、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。 Heteroalicyclic groups containing one or more electron-donating atoms, such as nitrogen or oxygen, and having a numerical ratio of carbon atoms to heteroatoms of 5:1 or lower, are defined herein as "hydrophilic groups". Included below.

用語「アリール」基は、完全共役のπ電子系を有する、すべて炭素からなる単環基または縮合多環(すなわち、隣接炭素原子対を共有する環)基を記載する。アリール基は、置換または非置換であることができる。置換されたアリールは、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。アリール基は、単一の隣接原子に結合された末端基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)であることができる。 The term "aryl" group describes an all-carbon monocyclic or fused polycyclic (ie, rings sharing adjacent pairs of carbon atoms) group having a fully conjugated pi-electron system. Aryl groups can be substituted or unsubstituted. A substituted aryl can have one or more substituents, each substituent independently being, for example, hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, heteroalicyclic , amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy, aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, C-carboxylate, O-carboxylate, N-thio It can be a carbamate, O-thiocarbamate, urea, thiourea, N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine. An aryl group is a terminal group (as this term is defined herein above) attached to a single adjacent atom, or two or more moieties through at least two carbons in the chain. (as that term is defined herein above).

用語「ヘテロアリール」基は、例えば、窒素、酸素およびイオウなどの1個または複数個の原子を環(1つまたは複数)に有し、さらには完全共役のπ電子系を有する単環基または縮合環(すなわち、隣接炭素原子対を共有する環)基を記載する。ヘテロアリール基の非限定的な例には、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンおよびプリンが含まれる。ヘテロアリール基は、置換または非置換であることができる。置換されたヘテロアリールは、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、C-カルボキシレート、O-カルボキシレート、N-チオカーバメート、O-チオカーバメート、尿素、チオ尿素、N-カーバメート、O-カーバメート、C-アミド、N-アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであり得る。ヘテロアリール基は、単一の隣接原子に結合された末端基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基(この用語は本明細書中上記で定義される通りである)であることができる。代表的な例はピリジン、ピロール、オキサゾール、インドール、プリンおよびその類似物である。 The term "heteroaryl" group refers to a monocyclic group having one or more atoms in the ring(s), such as, for example, nitrogen, oxygen and sulfur, and also having a fully conjugated pi-electron system or Fused ring (ie, rings sharing adjacent pairs of carbon atoms) groups are described. Non-limiting examples of heteroaryl groups include pyrrole, furan, thiophene, imidazole, oxazole, thiazole, pyrazole, pyridine, pyrimidine, quinoline, isoquinoline and purine. A heteroaryl group can be substituted or unsubstituted. A substituted heteroaryl can have one or more substituents, each substituent being independently, e.g., hydroxyalkyl, trihaloalkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, heteroaryl. Ring, amine, halide, sulfonate, sulfoxide, phosphonate, hydroxy, alkoxy, aryloxy, thiohydroxy, thioalkoxy, thioaryloxy, cyano, nitro, azo, sulfonamide, C-carboxylate, O-carboxylate, N- It can be a thiocarbamate, O-thiocarbamate, urea, thiourea, N-carbamate, O-carbamate, C-amide, N-amide, guanyl, guanidine, or hydrazine. A heteroaryl group includes a terminal group (as this term is defined herein above) attached to a single adjacent atom, or two or more terminal groups attached through at least two carbons in the chain. It can be a linking group (as that term is defined herein above) that connects the components. Representative examples are pyridine, pyrrole, oxazole, indole, purine and the like.

用語「ハリド(ハライド)」および「ハロ」は、フッ素、塩素、臭素、または沃素を記載する。 The terms "halide" and "halo" describe fluorine, chlorine, bromine, or iodine.

用語「ハロアルキル」は、1つまたは複数のハリドによってさらに置換された、上記で定義されるアルキル基を記載する。 The term "haloalkyl" describes an alkyl group as defined above further substituted by one or more halides.

用語「スルファート」は、-O-S(=O)-OR’末端基または-O-S(=O)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "sulfate" refers to an -O-S(=O) 2 -OR' terminal group or an -O-S(=O) 2 -O- linking group, as these terms are defined herein above. ) in which R' is as defined herein above.

用語「チオスルファート」は、-O-S(=S)(=O)-OR’末端基または-O-S(=S)(=O)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "thiosulfate" refers to the -O-S(=S)(=O)-OR' terminal group or the -O-S(=S)(=O)-O- linking group (as these terms are used herein). (as defined herein above) in which R' is as defined herein above.

用語「スルファイト」は、-O-S(=O)-O-R’末端基または-O-S(=O)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "sulfite" refers to an -O-S(=O)-O-R' terminal group or an -O-S(=O)-O- linking group, as these terms are defined herein above. where R' is as defined herein above.

用語「チオスルファイト」は、-O-S(=S)-O-R’末端基または-O-S(=S)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "thiosulfite" refers to an -O-S(=S)-O-R' terminal group or an -O-S(=S)-O- linking group (as these terms are defined herein above). where R' is as defined herein above.

用語「スルフィナート」は、-S(=O)-OR’末端基または-S(=O)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "sulfinate" refers to the -S(=O)-OR' terminal group or the -S(=O)-O- linking group, as these terms are defined herein above, in the formula , R' are as defined herein above).

用語「スルホキシド」または「スルフィニル」は、-S(=O)R’末端基または-S(=O)-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "sulfoxide" or "sulfinyl" refers to an -S(=O)R' terminal group or a -S(=O)- linking group (as these terms are defined herein above) (formula (in which R' is as defined herein above).

用語「スルホネート」は、-S(=O)-R’末端基または-S(=O)-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "sulfonate" refers to a -S(=O) 2 -R' terminal group or a -S(=O) 2 - linking group, as these terms are defined herein above, in the formula , R' are as defined herein above).

用語「S-スルホンアミド」は、-S(=O)-NR’R”末端基または-S(=O)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "S-sulfonamide" refers to a -S(=O) 2 -NR'R" terminal group or an -S(=O) 2 -NR'- linking group (as these terms are defined herein above). (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「N-スルホンアミド」は、R’S(=O)-NR”末端基または-S(=O)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "N-sulfonamide" refers to an R'S(=O) 2 -NR" terminal group or an -S(=O) 2 -NR'- linking group (as these terms are defined herein above). (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「ジスルフィド」は、-S-SR’末端基またはS-S-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "disulfide" refers to an -S-SR' terminal group or an S-S- linking group (as these terms are defined herein above), where R' (as defined in ).

用語「ホスホナート」は、本明細書中で定義されるようなR’およびR”を有する-P(=O)(OR’)(OR”)末端基または-P(=O)(OR’)(O)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "phosphonate" refers to a -P(=O)(OR')(OR") terminal group or -P(=O)(OR') with R' and R" as defined herein. (O)-represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「チオホスホナート」は、本明細書中で定義されるようなR’およびR”を有する-P(=S)(OR’)(OR”)末端基または-P(=S)(OR’)(O)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "thiophosphonate" refers to a -P(=S)(OR')(OR") terminal group or a -P(=S)(OR") with R' and R" as defined herein. ')(O)-represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「ホスフィニル」は、本明細書中上記で定義されるようなR’およびR”を有する-PR’R”末端基または-PR’-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "phosphinyl" refers to a -PR'R' terminal group or -PR'- linking group with R' and R' as defined herein above (these expressions are defined herein above). ).

用語「ホスフィンオキシド」は、本明細書中で定義されるようなR’およびR”を有する-P(=O)(R’)(R”)末端基または-P(=O)(R’)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "phosphine oxide" refers to a -P(=O)(R')(R") terminal group or a -P(=O)(R') with R' and R" as defined herein. ) - represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「ホスフィンスルフィド」は、本明細書中で定義されるようなR’およびR”を有する-P(=S)(R’)(R”)末端基または-P(=S)(R’)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "phosphine sulfide" refers to a -P(=S)(R')(R") terminal group or a -P(=S)(R') with R' and R" as defined herein. ) - represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「ホスファイト」は、本明細書中で定義されるようなR’およびR”を有する-O-PR’(=O)(OR”)末端基または-O-PH(=O)(O)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "phosphite" refers to an -O-PR'(=O)(OR") terminal group or -O-PH(=O)(O-PH) with R' and R" as defined herein. ) - represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「カルボニル」または用語「カルボネート」は、本明細書中で使用される場合、本明細書中で定義されるようなR’を有する-C(=O)-R’末端基または-C(=O)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "carbonyl" or the term "carbonate" as used herein refers to a -C(=O)-R' terminal group with R' as defined herein or a -C( =O)-represents a linking group (these expressions are as defined herein above).

用語「チオカルボニル」は、本明細書中で使用される場合、本明細書中で定義されるようなR’を有する-C(=S)-R’末端基または-C(=S)-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 The term "thiocarbonyl" as used herein refers to a -C(=S)-R' terminal group with R' as defined herein or -C(=S)- Represents a linking group (as these expressions are defined herein above).

用語「オキソ」は、本明細書中で使用される場合、(=O)基を表し、この場合、酸素原子が、示された位置における原子(例えば、炭素原子)に二重結合によって連結される。 The term "oxo" as used herein refers to a (=O) group in which an oxygen atom is connected by a double bond to an atom (e.g., a carbon atom) at the indicated position. Ru.

用語「チオオキソ」は、本明細書中で使用される場合、(=S)基を表し、この場合、イオウ原子が、示された位置における原子(例えば、炭素原子)に二重結合によって連結される。 The term "thiooxo" as used herein refers to a (=S) group in which a sulfur atom is connected to an atom (e.g., a carbon atom) at the indicated position by a double bond. Ru.

用語「オキシム」は、=N-OH末端基または=N-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "oxime" describes a =N-OH terminal group or a =N-O- linking group (as these terms are defined herein above).

用語「ヒドロキシル」は、-OH基を記載する。 The term "hydroxyl" describes the group -OH.

用語「アルコキシ」は、本明細書中で定義される通り-O-アルキル基および-O-シクロアルキル基の両方を記載する。 The term "alkoxy" describes both -O-alkyl and -O-cycloalkyl groups as defined herein.

用語「アリールオキシ」は、本明細書中で定義される通り-O-アリール基および-O-ヘテロアリール基の両方を記載する。 The term "aryloxy" describes both -O-aryl and -O-heteroaryl groups as defined herein.

用語「チオヒドロキシ」は、-SH基を記載する。 The term "thiohydroxy" describes the group -SH.

用語「チオアルコキシ」は、本明細書中で定義される通り-S-アルキル基および-S-シクロアルキル基の両方を記載する。 The term "thioalkoxy" describes both -S-alkyl and -S-cycloalkyl groups as defined herein.

用語「チオアリールオキシ」は、本明細書中で定義される通り-S-アリール基および-S-ヘテロアリール基の両方を記載する。 The term "thioaryloxy" describes both -S-aryl and -S-heteroaryl groups as defined herein.

「ヒドロキシアルキル」は、本明細書中で「アルコール」としても言及され、ヒドロキシ基によって置換される、本明細書中で定義されるアルキルを記載する。 "Hydroxyalkyl", also referred to herein as "alcohol", describes an alkyl, as defined herein, substituted with a hydroxy group.

用語「シアノ」は、-C≡N基を記載する。 The term "cyano" describes the group -C≡N.

用語「イソシアネート」は、-N=C=O基を記載する。 The term "isocyanate" describes the group -N=C=O.

用語「イソチオシアネート」は、-N=C=S基を記載する。 The term "isothiocyanate" describes the group -N=C=S.

用語「ニトロ」は、-NO基を記載する。 The term "nitro" describes the group -NO2 .

用語「アシルハリド」は、-(C=O)R””基(式中、R””は本明細書中上記で定義される通りハリドである)を記載する。 The term "acylhalide" describes the group -(C=O)R"", where R"" is halide as defined herein above.

用語「アゾ」または「ジアゾ」は、-N=NR’末端基または-N=N-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "azo" or "diazo" refers to a -N=NR' terminal group or -N=N- linking group, as these terms are defined herein above, where R' is (as defined herein above).

用語「パーオキソ」は、-O-OR’末端基または-O-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "peroxo" refers to an -O-OR' terminal group or an -O-O- linking group, as these terms are defined herein above, where R' is (as defined above).

用語「カルボキシレート」は、本明細書中で使用される場合、C-カルボキシレートおよびO-カルボキシレートを包含する。 The term "carboxylate" as used herein includes C-carboxylate and O-carboxylate.

用語「C-カルボキシレート」は、-C(=O)-OR’末端基または-C(=O)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "C-carboxylate" refers to a -C(=O)-OR' terminal group or a -C(=O)-O- linking group, as these terms are defined herein above. (wherein R' is as defined herein above).

用語「O-カルボキシレート」は、-OC(=O)R’末端基または-OC(=O)-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "O-carboxylate" refers to an -OC(=O)R' terminal group or an -OC(=O)- linking group (as these terms are defined herein above) in the formula , R' are as defined herein above).

カルボキシレートは直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、R’と炭素原子とが一緒に連結されて、C-カルボキシレートで環を形成し、この基はまた、ラクトンとして示される。あるいは、R’とOとが一緒に連結されて、O-カルボキシレートで環を形成する。環状カルボキシレートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。 Carboxylates can be linear or cyclic. When cyclic, R' and the carbon atom are linked together to form a ring with the C-carboxylate, and this group is also designated as a lactone. Alternatively, R' and O are linked together to form a ring with O-carboxylate. Cyclic carboxylates can function as linking groups, for example, when an atom in the ring formed is linked to another group.

用語「チオカルボキシレート」は、本明細書中で使用される場合、C-チオカルボキシレートおよびO-チオカルボキシレートを包含する。 The term "thiocarboxylate" as used herein includes C-thiocarboxylate and O-thiocarboxylate.

用語「C-チオカルボキシレート」は、-C(=S)OR’末端基または-C(=S)-O-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "C-thiocarboxylate" refers to a -C(=S)OR' terminal group or a -C(=S)-O- linking group, as these terms are defined herein above. (wherein R' is as defined herein above).

用語「O-チオカルボキシレート」は、-OC(=S)R’末端基または-OC(=S)-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "O-thiocarboxylate" refers to an -OC(=S)R' terminal group or an -OC(=S)- linking group (as these terms are defined herein above) (formula (in which R' is as defined herein above).

チオカルボキシレートは直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、R’と炭素原子とが一緒に連結されて、C-チオカルボキシレートで環を形成し、この基はまた、チオラクトンとして示される。あるいは、R’とOとが一緒に連結されて、O-チオカルボキシレートで環を形成する。環状チオカルボキシレートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。 Thiocarboxylates can be linear or cyclic. When cyclic, R' and the carbon atom are joined together to form a ring with C-thiocarboxylate, and this group is also designated as a thiolactone. Alternatively, R' and O are linked together to form a ring with O-thiocarboxylate. A cyclic thiocarboxylate can function as a linking group, for example, when an atom in the ring formed is linked to another group.

用語「カーバメート(カルバメート)」は、本明細書中で使用される場合、N-カーバメートおよびO-カーバメートを包含する。 The term "carbamate" as used herein includes N-carbamates and O-carbamates.

用語「N-カーバメート」は、R”OC(=O)-NR’-末端基または-OC(=O)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "N-carbamate" refers to an R"OC(=O)-NR'- terminal group or an -OC(=O)-NR'- linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「O-カーバメート」は、-OC(=O)-NR’R”末端基または-OC(=O)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "O-carbamate" refers to an -OC(=O)-NR'R" terminal group or an -OC(=O)-NR'- linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

カーバメートは、直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、R’と炭素原子とが一緒に連結されて、O-カーバメートで環を形成する。あるいは、R’とOとが一緒に連結されて、N-カーバメートで環を形成する。環状カーバメートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。 Carbamates can be linear or cyclic. When cyclic, R' and the carbon atom are linked together to form a ring with the O-carbamate. Alternatively, R' and O are linked together to form a ring with the N-carbamate. A cyclic carbamate can function as a linking group, for example, when an atom in the ring formed is linked to another group.

用語「カーバメート」は、本明細書中で使用される場合、N-カーバメートおよびO-カーバメートを包含する。 The term "carbamate" as used herein includes N-carbamates and O-carbamates.

用語「チオカーバメート」は、本明細書中で使用される場合、N-チオカーバメートおよびO-チオカーバメートを包含する。 The term "thiocarbamate" as used herein includes N-thiocarbamates and O-thiocarbamates.

用語「O-チオカーバメート」は、-OC(=S)-NR’R”末端基または-OC(=S)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "O-thiocarbamate" refers to an -OC(=S)-NR'R" terminal group or an -OC(=S)-NR'- linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「N-チオカーバメート」は、R”OC(=S)NR’-末端基または-OC(=S)NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "N-thiocarbamate" refers to an R"OC(=S)NR'-terminal group or an -OC(=S)NR'-linking group, as these terms are defined herein above. ) in which R' and R'' are as defined herein above.

チオカーバメートは、カーバメートについて本明細書中に記載したように、直鎖または環状であることが可能である。 The thiocarbamate can be linear or cyclic, as described herein for carbamates.

用語「ジチオカーバメート」は、本明細書中で使用される場合、S-ジチオカーバメートおよびO-チオジチオカーバメートを包含する。 The term "dithiocarbamate" as used herein includes S-dithiocarbamates and O-thiodithiocarbamates.

用語「S-ジチオカーバメート」は、-SC(=S)-NR’R”末端基または-SC(=S)NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "S-dithiocarbamate" refers to a -SC(=S)-NR'R" terminal group or a -SC(=S)NR'- linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「N-ジチオカーバメート」は、R”SC(=S)NR’-末端基または-SC(=S)NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "N-dithiocarbamate" refers to an R"SC(=S)NR'-terminal group or a -SC(=S)NR'-linking group, as these terms are defined herein above. ) in which R' and R'' are as defined herein above.

用語「尿素(ウレア)」(「ウレイド」とも称される)は、-NR’C(=O)-NR”R”’末端基または-NR’C(=O)-NR”-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りであり、R”’はR’およびR”について本明細書中で定義される通りである)を記載する。 The term "urea" (also referred to as "ureido") refers to the -NR'C(=O)-NR"R"' terminal group or the -NR'C(=O)-NR"- linking group ( These terms are as defined herein above) (wherein R' and R'' are as defined herein above and R'' is for R' and R'' (as defined herein).

用語「チオ尿素(チオウレア)」(「チオウレイド」とも称される)は、-NR’C(=S)-NR”R”’末端基または-NR’-C(=S)-NR”-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’,R”およびR”’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "thiourea" (also referred to as "thiouraid") refers to the -NR'C(=S)-NR"R"' terminal group or the -NR'-C(=S)-NR"- linkage. The group (as these terms are defined herein above) is described, where R', R" and R"' are as defined herein above.

用語「アミド」は、本明細書中で使用される場合、C-アミドおよびN-アミドを包含する。 The term "amide" as used herein includes C-amide and N-amide.

用語「C-アミド」は、-C(=O)-NR’R”末端基または-C(=O)-NR’-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "C-amide" refers to a -C(=O)-NR'R" terminal group or a -C(=O)-NR'- linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

用語「N-アミド」は、R’C(=O)-NR”-末端基またはR’C(=O)-N-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "N-amide" refers to an R'C(=O)-NR"-terminal group or an R'C(=O)-N-linking group, as these terms are defined herein above. (where R' and R'' are as defined herein above).

アミドは、直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、R’と炭素原子とが一緒に連結されて、C-アミドで環を形成し、この基はまた、ラクタムとして示される。環状アミドは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。 Amides can be linear or cyclic. When cyclic, R' and the carbon atom are joined together to form a ring with C-amide, and this group is also designated as a lactam. A cyclic amide can function as a linking group, for example, when an atom in the ring formed is linked to another group.

用語「グアニル」は、R’R”NC(=N)-末端基または-R’NC(=N)-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’およびR”は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "guanyl" refers to an R'R"NC(=N)-terminal group or a -R'NC(=N)-linking group (as these terms are defined herein above) (formula where R' and R'' are as defined herein above.

用語「グアニジン」は、-R’NC(=N)-NR”R”’末端基または-R’NC(=N)-NR”-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’,R”およびR”’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "guanidine" refers to the -R'NC(=N)-NR"R"' terminal group or the -R'NC(=N)-NR"- linking group (as these terms are defined herein above). (where R', R" and R"' are as defined herein above).

用語「ヒドラジン」は、-NR’-NR”R”’末端基または-NR’-NR”-連結基(これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである)(式中、R’,R”およびR”’は本明細書中上記で定義される通りである)を記載する。 The term "hydrazine" refers to an -NR'-NR"R"' terminal group or -NR'-NR"- linking group, as these terms are defined herein above, in which R ', R'' and R'' are as defined herein above.

本明細書中で使用される場合、用語「ヒドラジド」は、R’、R”およびR”’が本明細書中で定義される通りである-C(=O)-NR’-NR”R”’末端基または-C(=O)-NR’-NR”-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 As used herein, the term "hydrazide" means -C(=O)-NR'-NR"R, where R', R" and R"' are as defined herein. "'terminal group or -C(=O)-NR'-NR"-represents a linking group (as these expressions are defined herein above).

本明細書中で使用される場合、用語「チオヒドラジド」は、R’、R”およびR”’が本明細書中で定義される通りである-C(=S)-NR’-NR”R”’末端基または-C(=S)-NR’-NR”-連結基を表す(これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである)。 As used herein, the term "thiohydrazide" means -C(=S)-NR'-NR" where R', R" and R"' are as defined herein. R"' represents a terminal group or a -C(=S)-NR'-NR"-linking group (as these expressions are defined herein above).

本明細書中で使用される場合、用語「アルキレングリコール」は-O-[(CR’R”)-O]-R”’末端基または-O-[(CR’R”)-O]-連結基を表し、ただし、式中、R’、R”およびR”’は本明細書中で定義される通りであり、zは1~10の整数であり、好ましくは2~6の整数であり、より好ましくは2または3の整数であり、yは1またはそれ以上の整数である。好ましくは、R’およびR”はともに水素である。zが2であり、かつ、yが1であるとき、この基はエチレングリコールである。zが3であり、かつ、yが1であるとき、この基はプロピレングリコールである。yが2~4であるとき、アルキレングリコールは、本明細書ではオリゴ(アルキレングリコール)として言及される。 As used herein, the term "alkylene glycol" refers to an -O-[(CR'R") z -O] y -R"' terminal group or an -O-[(CR'R") z - O] y -represents a linking group, where R', R" and R"' are as defined herein, and z is an integer from 1 to 10, preferably from 2 to is an integer of 6, more preferably an integer of 2 or 3, and y is an integer of 1 or more. Preferably, R' and R'' are both hydrogen. When z is 2 and y is 1, the group is ethylene glycol. When z is 3 and y is 1, the group is propylene glycol. When y is 2-4, the alkylene glycol is referred to herein as oligo(alkylene glycol).

yが4よりも大きいとき、このアルキレングリコールは本明細書中ではポリ(アルキレングリコール)として示される。本発明の一部の実施形態において、ポリ(アルキレングリコール)基またはポリ(アルキレングリコール)部分は、zが1~200であるように、好ましくは1~100であるように、より好ましくは10~50であるように、1個~20個の繰り返しアルキレングリコールユニットを有することができる。 When y is greater than 4, the alkylene glycol is designated herein as poly(alkylene glycol). In some embodiments of the invention, the poly(alkylene glycol) group or poly(alkylene glycol) moiety is such that z is from 1 to 200, preferably from 1 to 100, more preferably from 10 to It can have from 1 to 20 repeating alkylene glycol units, such as 50.

用語「シラノール」は、-Si(OH)R’R”基又は-Si(OH)R’基又は-Si(OH)基を記載し、R’及びR”は本明細書中で定義される通りである。 The term "silanol" describes the group -Si(OH)R'R' or -Si(OH) 2R ' or -Si(OH) 3 , where R' and R' are defined herein. It is as it is said.

用語「シリル」は、-SiR’R”R”’基を記載し、R’,R”及びR”’は本明細書中で定義される通りである。 The term "silyl" describes the group -SiR'R"R"', where R', R" and R"' are as defined herein.

本明細書で使用される場合、用語「ウレタン」又は「ウレタン部分」又は「ウレタン基」は、R-O-C(=O)-NR’R”末端基又は-R-O-C(=O)NR’連結基を記載し、R’及びR”は本明細書中で定義される通りであり、Rはアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール又はそれらのいずれかの組み合わせである。好ましくは、R’及びR”は両方とも水素である。 As used herein, the term "urethane" or "urethane moiety" or "urethane group" refers to the R X -O-C(=O)-NR'R" terminal group or the -R (=O)NR' describes a linking group, R' and R'' are as defined herein, and R X is alkyl, cycloalkyl, aryl, alkylene glycol or any combination thereof. be. Preferably R' and R'' are both hydrogen.

用語「ポリウレタン」又は「オリゴウレタン」は、繰り返し骨格ユニット中に本明細書に記載されるようなウレタン基を少なくとも一つ含むか、又は繰り返し骨格ユニット中にウレタン結合-O-C(=O)NR’-を少なくとも一つ含む部分を記載する。 The term "polyurethane" or "oligourethane" includes at least one urethane group as described herein in a repeating backbone unit, or a urethane bond -O-C(=O) in a repeating backbone unit. A portion containing at least one NR'- is described.

明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。 It will be appreciated that certain features of the invention, which are, for clarity, described in the context of separate embodiments, can also be provided in combination in a single embodiment. Conversely, various features of the invention, which are, for brevity, described in the context of a single embodiment, may also be provided separately or in any suitable subcombination or other described embodiments of the invention. You can also. Certain features described in the context of various embodiments should not be considered essential features of those embodiments unless that embodiment is inoperable without those elements. .

本明細書中において全体を通して、表現「重量%」又は「重量パーセント」又は「%wt.」が配合物(例えば造形用配合物)の実施形態との関連で示されるときは常に、この用語により、それぞれの未硬化の配合物の全重量の重量パーセントが意味される。 Throughout this specification, whenever the expression "wt%" or "weight percent" or "%wt." , is meant as a weight percent of the total weight of the respective uncured formulation.

本明細書中上記に描かれるような、および、下記の請求項の部分において特許請求されるような本発明の様々な実施形態および態様のそれぞれは、実験的裏付けが下記の実施例において見出される。 Each of the various embodiments and aspects of the invention as delineated herein above and as claimed in the claims section below find experimental support in the Examples below. .

次に下記の実施例が参照されるが、下記の実施例は、上記の説明と一緒に、本発明を非限定様式で例示する。 Reference is now made to the examples below which, together with the above description, illustrate the invention in a non-limiting manner.

実施例1
配合物設計
本発明者は、ショアAスケールで10未満、好ましくは1未満、もしくは0のショア硬度値、及び/又はショアOOスケールで50未満、好ましくは40未満、もしくは30未満のショア硬度値の範囲を具備し(図7参照)、それによって得られる硬化材料の粘度、機械特性及び/又は外観特性の範囲と組み合わせた硬化材料を、3Dインクジェット印刷のような付加製造方法に使用されるときに与えることができる造形用材料配合物を探索した。
Example 1
Formulation Design The inventor has determined that a Shore hardness value of less than 10, preferably less than 1, or 0 on the Shore A scale, and/or a Shore hardness value of less than 50, preferably less than 40, or less than 30 on the Shore OO scale. When used in additive manufacturing methods such as 3D inkjet printing, the curable material has a range of viscosity, mechanical properties and/or appearance properties of the resulting cured material (see Figure 7). We have explored possible building material formulations.

上で記載したように、かかる軟らかい造形用材料は、特に軟らかい身体組織を模倣する特性をその少なくとも一部に具備する3D物体を与えるために好適である。 As described above, such soft construction materials are particularly suitable for providing 3D objects, at least in part of which have properties that mimic soft body tissue.

上でさらに記載したように、今日まで、3Dインクジェット印刷された硬化材料のために得られる最も低いショア硬度値は、ショア硬度Aスケールで約27である。 As further described above, to date, the lowest Shore hardness value obtainable for 3D inkjet printed cured materials is about 27 on the Shore hardness A scale.

現在実施されている3Dインクジェット印刷された硬化造形用材料のショア硬度は、主にそれを与える造形用配合物に硬化性材料を独占的に含むことに帰因する。 The Shore hardness of currently practiced 3D inkjet printed curable building materials is primarily due to the exclusive inclusion of curable materials in the building formulations that provide them.

上で示したような低い硬度を示す材料は、一般的にゲル状材料(例えばゲルの機械特性を具備する材料)であり、それは、硬化性材料に加えて、非硬化性材料も含む配合物から得られる。かかるゲル状材料は、支持体材料として付加製造に現在最も多く使用されており、それは、工程の終わりに除去され、最終的な物体の一部を形成しないことを目的とする。 Materials exhibiting low hardness, such as those shown above, are generally gel-like materials (e.g. materials with the mechanical properties of a gel), which means that in addition to curable materials, formulations also contain non-curable materials. obtained from. Such gel-like materials are currently most often used in additive manufacturing as support materials, which are intended to be removed at the end of the process and not form part of the final object.

本明細書及び業界において、用語「ゲル」は、半固体材料としてしばしば言及される材料を記載し、それは、一般的に化学的に又は物理的に連結された繊維構造から作られた三次元固体ネットワーク、及びこのネットワーク内で係合される液相を含む。ゲルは、一般的に固体の稠度(例えば非流体)によって特徴づけられ、相対的に低い引張強度、相対的に低い剪断弾性率、例えば100kPa未満、及び1より低い貯蔵剪断弾性率に対する損失剪断弾性率(tanδ G′′/G′)を具備する。 Herein and in the industry, the term "gel" describes a material often referred to as a semi-solid material, which is generally a three-dimensional solid made from chemically or physically linked fibrous structures. a network and a liquid phase engaged within the network. Gels are generally characterized by a solid consistency (e.g. non-fluid), a relatively low tensile strength, a relatively low shear modulus, e.g. less than 100 kPa, and a loss shear modulus for storage shear modulus of less than 1. (tan δ G''/G').

本実施形態によるゲル状材料は、一般に軟らかい材料であり、それは、ゲル又は固体であることができ、それは、ゲルの機械特性及び流動特性を具備する。 The gel-like material according to this embodiment is generally a soft material, which can be a gel or a solid, and which has the mechanical and flow properties of a gel.

しかしながら、かかるゲル状材料は、低い引張強度及び低い引張抵抗を示し、従って応力下で容易に破壊し、その特性は、一般に付加製造、特に3Dインクジェット印刷にあまり望ましくなく、さらに水にさらされたり、使用しているときに損傷を受けやすい。さらに、ゲル状材料は、一般的に不鮮明及び粘着のような印刷信頼性の問題を課し、さらに漏れ、発汗又は乾燥のために低い寸法安定性を特徴とする。ゲル状材料はさらに、それらの他の成分を膨潤する能力によって制限され、従って複数材料(例えばデジタル材料)技術に使用されるとき、不適合であるか、又は少なくとも不安定な物体を形成しうる。 However, such gel-like materials exhibit low tensile strength and low tensile resistance and therefore easily fail under stress, properties that are less desirable for additive manufacturing in general and 3D inkjet printing in particular, and even when exposed to water. , easy to damage when using. Additionally, gel-like materials generally impose print reliability problems such as smearing and sticking, and are also characterized by low dimensional stability due to leakage, sweating, or drying. Gel-like materials are further limited by their ability to swell other components and thus may form incompatible or at least unstable bodies when used in multi-material (eg digital materials) technology.

硬化されたとき、ゲル状材料を与える配合物を利用することと関連した制限に対する解決策が、改良された強度を与える補強材料の使用であり、かつ/又は希望の剛性及び/又は耐久性を示す材料中にゲル状材料を封入することであり、かかる解決策が、硬化された材料に目標特性を越える全体の特性、特に硬度を与えることができる。 A solution to the limitations associated with utilizing formulations that, when cured, provide gel-like materials is the use of reinforcing materials that provide improved strength and/or provide desired stiffness and/or durability. encapsulation of a gel-like material in the material shown, such a solution can give the cured material overall properties, especially hardness, that exceed the target properties.

液体材料はまた、全体の特性をバランスさせるために配合物に加えられることができるが、かかる材料は、得られた物体の性能に悪影響を及ぼし、例えば「ブリーディング」効果を起こしたり、及び/又は物体の機械特性に悪影響を及ぼす(一般的に架橋密度を低下する)。それゆえ、液体材料の量は、最小の悪影響で希望の効果を与えるように選択されるべきである。 Liquid materials can also be added to the formulation to balance the overall properties, but such materials may adversely affect the performance of the resulting object, e.g. cause a "bleeding" effect, and/or Adversely affects the mechanical properties of the object (generally reduces crosslink density). Therefore, the amount of liquid material should be selected to give the desired effect with minimal adverse effects.

それゆえ、本発明者は、希望の硬度値、好ましくは物体の効率的な付加製造のための他の特性(例えば引張強度、引張抵抗、安定性(長期の保存寿命)、寸法安定性、複数の材料による付加製造法で使用したとき(例えば3Dインクジェット印刷におけるデジタル材料の形成に使用したとき)の他の硬化性材料との適合性)と組み合わせて与える、造形用材料配合物又は配合物系に含められる硬化性材料と非硬化性材料の十分な組み合わせを検討した。 Therefore, the inventors have determined that the desired hardness value, preferably other properties for efficient additive manufacturing of objects, such as tensile strength, tensile resistance, stability (long shelf life), dimensional stability, Build material formulations or formulation systems provided in combination with other curable materials (e.g., when used in the formation of digital materials in 3D inkjet printing) Considered sufficient combinations of curable and non-curable materials to be included.

試験された配合物、及びそれから作られた硬化材料又は物体は、複数材料(デジタル材料(DM))アプローチで配合物系として、それ自体が使用されるとき、及び他の硬化性配合物と組み合わされて使用されるときに特徴づけられた。試験された配合物はさらに、本明細書に記載されたように、身体の軟組織を模倣する(機械特性及び外観特性を具備する)材料を少なくとも一部に含む物体を印刷するのに使用するために好適である硬化材料を与える好適性について特徴づけられた。 The tested formulations, and the curable materials or objects made from them, were tested when used on their own and in combination with other curable formulations, as formulation systems in a multi-material (digital material (DM)) approach. Characterized when used. The tested formulations are further for use in printing objects comprising at least in part a material (having mechanical and appearance properties) that mimics the soft tissues of the body, as described herein. were characterized for their suitability to provide a cured material suitable for use.

実施例2
配合物
以下の表1は、本実施形態による例示的配合物を与え、それは、ショアスケールA硬度0(ASTM D2240に従ってショアAデュロメーターを使用して測定されるときに読めないことによって決定される)を示す。
Example 2
Formulations Table 1 below provides exemplary formulations according to the present embodiments, which have a Shore Scale A hardness of 0 (determined by no reading when measured using a Shore A durometer according to ASTM D2240) shows.

表1に使用された表現「単官能アクリレートタイプI」は、単官能親水性又は親水性両親媒性アクリレート、特に重合可能な基としてアクリレート基及び一つ以上のヘテロ原子(例えばO,N又は両方)又はヘテロ原子含有基(例えばカルボキシレート、アミド、アルキレングリコール、及びそれらの組み合わせ)(それは、親水性又は両親媒性を付与する)を具備する一つ以上のモノマー、オリゴマー、又はポリマー硬化性材料を包含する。式A1も参照されたい。式中、Rは、C(=O)-O-Raであり、Raは、本明細書に記載されるような疎水性基又は部分を含まない親水性又は両親媒性部分である。例示的な材料は、アルコキシ末端ポリ(エチレングリコール)アクリレート(例えばAM130として販売);ウレタンアクリレート(例えばGenomer(登録商標)として販売、例えばGenomer1122);アクリロイルモルフォリン、及び本明細書に記載された他のそれぞれの硬化性材料のいずれかを含む。 The expression "monofunctional acrylate type I" used in Table 1 refers to monofunctional hydrophilic or hydrophilic amphiphilic acrylates, in particular acrylate groups as polymerizable groups and one or more heteroatoms (e.g. O, N or both). ) or heteroatom-containing groups (e.g., carboxylates, amides, alkylene glycols, and combinations thereof) that confer hydrophilic or amphiphilic properties. includes. See also equation A1. where R 1 is C(=O)-O-Ra, and Ra is a hydrophilic or amphiphilic moiety free of hydrophobic groups or moieties as described herein. Exemplary materials include alkoxy-terminated poly(ethylene glycol) acrylates (e.g., sold as AM130); urethane acrylates (e.g., sold as Genomer®, e.g., Genomer 1122); acryloylmorpholine, and others described herein. each of the curable materials.

表現「単官能アクリレートタイプII」は、重合可能な基としてアクリレート基、及び少なくとも一つの疎水性部分又は基(例えば本明細書に規定されたような少なくとも6個の炭素原子の長さの炭化水素)を具備する、一つ以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー、好ましくはモノマーの疎水性又は疎水性両親媒性硬化性材料を包含する。式A2も参照されたい。式中、Rは、C(=O)-O-Raであり、Raは、疎水性部分又は基であるか又はそれを含む。例示的なかかる材料は、Ra基としてノニル、フェニル、イソデシル、及び/又はラウリル基を、任意選択的にアルキレングリコール基と組み合わせて具備する本明細書に記載のような式Aの化合物、例えばSR395;SR504D,SR335,SR7095などとしてSartomerによって販売されるものを含む。 The expression "monofunctional acrylate type II" refers to an acrylate group as the polymerizable group and at least one hydrophobic moiety or group (e.g. a hydrocarbon of at least 6 carbon atoms in length as defined herein). ) of one or more monomers, oligomers or polymers, preferably monomeric hydrophobic or hydrophobic amphiphilic curable materials. See also equation A2. where R 1 is C(=O)-O-Ra, and Ra is or includes a hydrophobic moiety or group. Exemplary such materials include compounds of formula A as described herein having nonyl, phenyl, isodecyl, and/or lauryl groups as Ra groups, optionally in combination with alkylene glycol groups, such as SR395 ; including those sold by Sartomer as SR504D, SR335, SR7095, etc.

本明細書の実施例の部分で使用される表現「非硬化性ポリマー材料」は、本明細書に記載されるように、アクリレート重合を開始する条件にさらすと重合に寄与する重合可能なアクリレート基又はいずれかの他の重合可能な基を欠いている(例えばアクリレート重合を誘導する波長の放射線にさらすと重合する基又は光重合可能な基を欠いている)、一種以上のポリマー材料を包含する。好ましくは、非硬化性ポリマー材料は、硬化されたときに様々なTg値を具備し、かついずれかのMWでいずれかの順序及び数のブロックで、商品名「Pluronic(登録商標)」の下でも知られている、PEG及びPPGの一つ以上のブロックコポリマーを含む。好ましくは、非硬化性ポリマー材料は、PEG-PPG-PEG及びPPG-PEG-PPGのようなPEG及びPPGの一種以上のブロックコポリマーを含み、それは、10重量%以下のPEG、及び本明細書に記載されるようなPEG/PPG比を具備し、少なくとも500、好ましくは少なくとも900、より好ましくは少なくとも2000ダルトンのMWを具備し、かつ/又は硬化されたとき、本明細書に記載されるように、20℃未満、好ましくは0℃未満、より好ましくは-20℃未満のTgを具備する。好ましくは、これらの材料は、水における低い溶解性(例えば20%未満又は10%未満又はそれより小さい)又は不溶解性によって特徴づけられる。 As used in the Examples section of this specification, the expression "non-curable polymeric material" refers to polymerizable acrylate groups that contribute to polymerization when exposed to conditions that initiate acrylate polymerization, as described herein. or lacking any other polymerizable groups (e.g., lacking groups that polymerize upon exposure to radiation at wavelengths that induce acrylate polymerization or photopolymerizable groups). . Preferably, the non-curable polymeric materials have varying Tg values when cured and are available under the trade name "Pluronic®" in any order and number of blocks in any MW. PEG and PPG, also known as block copolymers. Preferably, the non-curable polymeric material comprises one or more block copolymers of PEG and PPG, such as PEG-PPG-PEG and PPG-PEG-PPG, which contains up to 10% by weight of PEG, and herein with a PEG/PPG ratio as described and a MW of at least 500, preferably at least 900, more preferably at least 2000 Daltons, and/or when cured as described herein. , less than 20°C, preferably less than 0°C, more preferably less than -20°C. Preferably, these materials are characterized by low solubility (eg less than 20% or less than 10% or less) or insolubility in water.

表現「多官能アクリレート」は、二つ以上の重合可能なアクリレート基を具備する一つ以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー硬化性材料を包含する。かかる材料はまた、本明細書では架橋剤として言及される。例示的なかかる材料は、限定されないが、例えばEbecryl230として販売されるようなウレタンジアクリレート;例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、任意選択的にエトキシル化されたもの(例えばPhotomer4072,Photomer4158,Photomer4149,Photomer4006,Miramer M360,SR499)のような脂肪族ジ、トリ、又はテトラアクリレート、グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、任意選択的にエトキシル化されたもの(例えばPhotomer4172として販売されるもの)、ヘキサンジオールジアクリレート、PEGDA、及びさらにPhotomer3005,Photomer3015,Photomer3016,Photomer3316として販売されるもののようなエポキシジアクリレートを含む。好ましくは、多官能アクリレートは、硬化されたとき、20℃未満又は0℃未満又はそれより低いTgを具備する。 The expression "multifunctional acrylate" includes one or more monomeric, oligomeric or polymeric curable materials comprising two or more polymerizable acrylate groups. Such materials are also referred to herein as crosslinkers. Exemplary such materials include, but are not limited to, urethane diacrylates such as those sold as Ebecryl 230; e.g. trimethylolpropane triacrylate, optionally ethoxylated (e.g. Photomer 4072, Photomer 4158, Photomer 4149, Photomer 4006, Miramer M360, SR499), glyceryl triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, optionally ethoxylated (e.g. sold as Photomer 4172), hexanediol diacrylate, PEGDA, and also epoxy diacrylates such as those sold as Photomer 3005, Photomer 3015, Photomer 3016, Photomer 3316. Preferably, the multifunctional acrylate has a Tg of less than 20°C or less than 0°C when cured.

用語「ポリシロキサン」は、限定されない例として、PDMS及びその誘導体及びそれを含むブロックコポリマーを含む、ポリシロキサン主鎖を含む非硬化性の有機及び無機材料を包含する。 The term "polysiloxane" encompasses non-curable organic and inorganic materials containing a polysiloxane backbone, including, by way of non-limiting example, PDMS and its derivatives and block copolymers containing the same.

用語「光開始剤」及び「抑制剤」は、本明細書に規定された通りである。 The terms "photoinitiator" and "inhibitor" are as defined herein.

表1に与えられた全ての配合物は、1~5重量%(例えば3重量%)の範囲の量で一種以上の光開始剤を含む。例示的な光開始剤は、Irgacure(登録商標)ファミリー、例えばI819,I184のもの、及びそれらの組み合わせを含む。 All formulations given in Table 1 contain one or more photoinitiators in amounts ranging from 1 to 5% (eg 3%) by weight. Exemplary photoinitiators include those of the Irgacure® family, such as I819, I184, and combinations thereof.

表1に与えられた全ての配合物は、0.01~1重量%(例えば0.1重量%)の範囲の量で一種以上の抑制剤(フリーラジカル重合抑制剤)を含む。例示的な抑制剤は、トリス(N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩(NPAL)及び例えばG18のようなGenorad(商品名)ファミリーの抑制剤を含む。 All formulations given in Table 1 contain one or more inhibitors (free radical polymerization inhibitors) in amounts ranging from 0.01 to 1% by weight (eg 0.1% by weight). Exemplary inhibitors include tris(N-nitroso-N-phenylhydroxylamine) aluminum salt (NPAL) and the Genorad® family of inhibitors, such as G18.

表1に与えられた配合物の幾つかは、本明細書に記載されるような追加の非反応性の成分(添加剤)をさらに含む。 Some of the formulations given in Table 1 further include additional non-reactive ingredients (additives) as described herein.

例示的な配合物(BM219)では、UV硬化性界面活性剤(BYK UV-3500-ポリエーテル変性アクリル官能ポリジメチルシロキサン)が使用される。 In an exemplary formulation (BM219), a UV curable surfactant (BYK UV-3500-polyether modified acrylic functional polydimethylsiloxane) is used.

Figure 0007348162000010
Figure 0007348162000011
Figure 0007348162000010
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1~3重量%の量のウレタンジアクリレート以外の多官能アクリレートを含むか、及び/又は5~10重量%の量のポリシロキサン化合物を含む追加の例示的な配合物が作られ、全ては、本明細書に規定されるようなショアA硬度0を具備していた。 Additional exemplary formulations were made that included polyfunctional acrylates other than urethane diacrylates in amounts of 1 to 3% by weight, and/or polysiloxane compounds in amounts of 5 to 10% by weight, all of which It had a Shore A hardness of 0 as defined herein.

実施例3
特性決定
設計プロセス中に試験された配合物から得られた硬化材料の特性決定のために、以下の予備試験が実施された。
Example 3
Characterization The following preliminary tests were performed to characterize the cured materials obtained from the formulations tested during the design process.

ショアA硬度は、ショアAデュロメーターでASTM D2240に従って決定された。 Shore A hardness was determined according to ASTM D2240 with a Shore A durometer.

ショアOO硬度は、ショアOOデュロメーターを使用してASTM D2240に従って決定された。 Shore OO hardness was determined according to ASTM D2240 using a Shore OO durometer.

圧縮弾性率は、Stratasys J750(商品名)3Dプリンターを使用して印刷された、20mmの半径及び15mmの高さを具備する円柱形の未被覆物体(それ自体試験された配合物から印刷されている)について決定された。試験は、方向=圧縮;予備荷重/応力=0.5N;予備荷重/応力スピード=50mm/分;スピード=50mm/分;制限=8mmのパラメーターで操作された、Lloyd器具システム、100Nロードセルを使用して実施された。応力対歪データは、得られたデータから抽出され、0.001~0.01の歪値間の傾きが計算された。これらの測定において満足する値は、0.02~0.1MPaの範囲である。これらの試験で得られたデータはまた、本明細書では、「40%歪における圧縮応力」として言及される。 The compressive modulus was measured using a Stratasys J750™ 3D printer for cylindrical uncoated objects with a radius of 20 mm and a height of 15 mm, which were themselves printed from the tested formulations. The decision was made regarding The test used a Lloyd instrument system, 100N load cell operated with the following parameters: direction = compression; preload/stress = 0.5N; preload/stress speed = 50mm/min; speed = 50mm/min; limit = 8mm. It was carried out as follows. Stress versus strain data was extracted from the obtained data and the slope between strain values of 0.001 and 0.01 was calculated. Satisfactory values in these measurements are in the range of 0.02 to 0.1 MPa. The data obtained in these tests are also referred to herein as "compressive stress at 40% strain."

同じLloydシステムが接着試験に使用され、方向=引張;減速=2mm/分;加速=5mm/分;力の低下=-5N;保持時間=1秒のパラメーターで操作された。試験された配合物が被覆として使用された標本が測定され、結果は、被覆標本からプラテンを引き出すために要求される最大荷重として報告される。 The same Lloyd system was used for adhesion testing and operated with the following parameters: direction = tension; deceleration = 2 mm/min; acceleration = 5 mm/min; force drop = -5 N; hold time = 1 s. Specimens in which the tested formulation was used as a coating are measured and results are reported as the maximum load required to pull the platen out of the coated specimen.

引裂抵抗(TR)が、ASTM D624に従って、2mmの厚さを有する、そこに記載された標本に対して決定された。2mm厚の標本について最大荷重における荷重(N)として値がここで報告される。これらの測定において満足する値は、少なくとも0.3Nである。幾つかの配合物に対して、この試験で測定された破壊までの時間も報告され、満足する値は、少なくとも9秒である。報告された値は、記載されたようなN/m引裂抵抗値に変換され、そこでは0.002で割られた。例えば、ここで報告された0.3Nの値は、150N/mに等しい。 Tear resistance (TR) was determined according to ASTM D624 for the specimens described therein with a thickness of 2 mm. Values are reported here as load (N) at maximum load for 2 mm thick specimens. A satisfactory value for these measurements is at least 0.3N. For some formulations, the time to failure measured in this test is also reported; a satisfactory value is at least 9 seconds. The reported values were converted to N/m tear resistance values as stated, where they were divided by 0.002. For example, the value of 0.3N reported here is equal to 150N/m.

安定性が、未被覆物体(それ自体試験された配合物から印刷される)又は被覆物体(エラストマー硬化性材料(例えばAgilusファミリー、例えばAgilus30(商品名)の0.8mm被覆で印刷される)について決定され、全ては、Stratasys J750TM 3Dプリンターを使用して印刷され、25mm×25mm×25mmの立方体形状を具備し、いったん印刷されたら得られた物体を秤量し、物体を50℃で7日間貯蔵し、分析スケールを使用して再秤量した。印刷後の初期重量に対する重量変化は、重量%で与えられる。 Stability is determined for uncoated objects (printed from formulations tested themselves) or coated objects (printed with a 0.8 mm coating of elastomeric curable materials (e.g. from the Agilus family, e.g. Agilus 30). All were printed using a Stratasys J750TM 3D printer, with a cubic shape of 25 mm x 25 mm x 25 mm, and once printed, the resulting objects were weighed and the objects were stored at 50 °C for 7 days. , reweighed using an analytical scale. Weight changes relative to the initial weight after printing are given in weight %.

寸法安定性は、エラストマー硬化性材料(例えばAgilusファミリー、例えばAgilus30(商品名))の0.6mm層で被覆された60×24×18mmの被覆された楕円物体について決定され、数日間、50℃で又は1ヶ月間室温で貯蔵して、貯蔵後の物体における歪を観察する。許容可能な結果は、歪なしであるだろう。 Dimensional stability was determined on coated elliptical objects of 60 x 24 x 18 mm coated with a 0.6 mm layer of elastomeric curable material (e.g. Agilus family, e.g. Agilus 30) and kept at 50 °C for several days. or store it at room temperature for one month and observe the distortion in the object after storage. An acceptable result would be no distortion.

印刷後の粘着性は、立方体として造形された印刷物体に対して、物体にティッシュ紙を適用することによって定量的に決定され、次のように0-3のスケールで格付けを与える:ティッシュ紙が物体から除去されることができない場合について3、及びいったんティッシュ紙が除去されたら物体に粘着した繊維が全くない場合について0。 Post-print tack is quantitatively determined for printed objects shaped as cubes by applying tissue paper to the object and giving a rating on a scale of 0-3 as follows: 3 if it cannot be removed from the object and 0 if there are no fibers stuck to the object once the tissue paper is removed.

3D物体の印刷は、Stratasys J750(商品名)3Dプリンターを使用して実施された。 Printing of the 3D objects was performed using a Stratasys J750 3D printer.

全ての配合物は、ショアA硬度0を具備し、一部の配合物は、それらのショアAOO硬度について試験されるときに0~30の値を具備する。 All formulations have a Shore A hardness of 0, and some formulations have values of 0 to 30 when tested for their Shore AOO hardness.

以下の表2Aは、上記の実験方法を使用して、表1に与えられた、本実施形態による例示的な配合物を特徴づけることによって得られたデータを要約する。

Figure 0007348162000012
Figure 0007348162000013
Table 2A below summarizes data obtained by characterizing exemplary formulations according to the present embodiments given in Table 1 using the experimental methods described above.
Figure 0007348162000012
Figure 0007348162000013

上記のような接着試験は、試験された配合物の0.6mm厚層によって被覆された、Veroとして販売されるような造形用配合物から作られた立方体試料(15mm×15mm×15mm)を印刷することによって実施された。得られた試料は、(湿潤)したまま、及び布(乾燥)で乾燥してから試験された。以下のデータが得られた:BM151(湿潤)-最大荷重における荷重=1.3N;BM151(乾燥)-最大荷重における荷重=7.3N。 Adhesion tests as described above were carried out by printing cubic samples (15 mm x 15 mm x 15 mm) made from a building compound such as that sold as Vero, coated with a 0.6 mm thick layer of the tested compound. It was carried out by The resulting samples were tested while still (wet) and after drying with a cloth (dry). The following data were obtained: BM151 (wet) - load at maximum load = 1.3N; BM151 (dry) - load at maximum load = 7.3N.

異なる組の実験では、BM205.4及びBM219として表1に与えられた配合物は、以下のように特徴づけられた。 In different sets of experiments, the formulations given in Table 1 as BM205.4 and BM219 were characterized as follows.

ショアOO硬度は、未被覆物体(それ自体試験された配合物から印刷される)又は被覆物体(エラストマー硬化性材料(例えばAgilus30(商品名)の0.6mm被覆で印刷される)について測定され、全ては、Stratasys J750TM 3Dプリンターを使用して、6mm高さの試料について、ショアOOデュロメーターを使用するASTM D2240に従って印刷された。 Shore OO hardness is measured on uncoated objects (printed from the formulation itself tested) or coated objects (printed with a 0.6 mm coating of elastomeric curable material, such as Agilus 30); All were printed using a Stratasys J750TM 3D printer according to ASTM D2240 using a Shore OO durometer for 6 mm height samples.

圧縮弾性率は、Stratasys J750(商品名)3Dプリンターを使用して印刷された、20mmの半径及び15mmの高さを具備する、試験された配合物から作られた円柱形のAgilus30を被覆した物体について決定された。試験は、Lloyd機器システム、100Nロードセルを使用して実施され、方向=圧縮;予備荷重/応力=0.5N;予備荷重/応力スピード=50mm/分;スピード=50mm/分;制限=90Nのパラメータで操作した。応力対歪データは、得られたデータから抽出され、0.001~0.01の歪値の間の傾きが計算された。 The compressive modulus was measured using a cylindrical Agilus 30 coated object made from the tested formulation, with a radius of 20 mm and a height of 15 mm, printed using a Stratasys J750 3D printer. It was decided about. The test was carried out using a Lloyd equipment system, 100N load cell, with the following parameters: direction = compression; preload/stress = 0.5N; preload/stress speed = 50mm/min; speed = 50mm/min; limit = 90N It was operated with. Stress vs. strain data was extracted from the obtained data and the slope between strain values of 0.001 and 0.01 was calculated.

Stratasys J750(商品名)3Dプリンターを使用して印刷された、50×50×50mmの寸法を有する、試験された配合物から作られた立方体のAgilusで被覆された物体について破壊するまでの荷重が決定された。試験は、Lloyd機器システム、100Nロードセルを使用して実施され、方向=圧縮;予備荷重/応力=0.5N;予備荷重/応力スピード=50mm/分;スピード=50mm/分のパラメータで操作され、破壊するまでの荷重は、試料が最終的な破損前に保持することができる最大荷重であるように決定された。 Load to failure for cubic Agilus-coated objects made from the tested formulations, printed using a Stratasys J750 (trade name) 3D printer and having dimensions of 50 x 50 x 50 mm. It has been determined. The test was carried out using a Lloyd equipment system, 100N load cell, operated with the following parameters: direction = compression; preload/stress = 0.5N; preload/stress speed = 50mm/min; speed = 50mm/min; The load to failure was determined to be the maximum load that the sample could sustain before ultimate failure.

安定性が、Stratasys J750TM 3Dプリンターを使用して、それ自体試験された配合物から作られ、50mm×50mm×50mmの寸法を具備する、Agilusで被覆された立方体物体について測定され、いったん印刷されたら得られた物体を秤量し、50℃で3日間、物体を貯蔵し、分析スケールを使用して再秤量した。印刷後の初期重量に対する重量変化は、重量%で与えられる。 Stability was measured using a Stratasys J750TM 3D printer on Agilus-coated cubic objects made from the formulation tested itself and having dimensions of 50 mm x 50 mm x 50 mm, once printed. The resulting body was weighed, stored at 50° C. for 3 days, and reweighed using an analytical scale. Weight changes relative to the initial weight after printing are given in weight %.

得られたデータは、以下の表2Bに与えられる。

Figure 0007348162000014
The data obtained are given in Table 2B below.
Figure 0007348162000014

印刷性、ローラーに対する粘着性、及びレベリング後のローラー浴内の材料の量が定量的に観察され、試験された配合物のほとんどについて良好な印刷性を示し、一部の配合物については、ローラーに対する粘着性が観察され、ローラー浴が材料で満たされ、他の配合物については、ローラーに対する粘着性は、全く観察されず、ローラー浴は、きれいであった。 Printability, adhesion to the roller, and amount of material in the roller bath after leveling were observed quantitatively, showing good printability for most of the formulations tested, and for some formulations, the amount of material in the roller bath after leveling was For the other formulations, no stickiness to the roller was observed and the roller bath was clean.

安定性はまた、経時的な色変化に関して測定された。一部の配合物では、室温で4週間後に色の幾らかの変化が観察され、BM205.4及びBM219のような例示的な配合物では、この期間中、色の変化が全く観察されなかった。得られたデータは、試験された配合物から得られた硬化材料の特性が硬化性材料対非硬化性材料の重量比、硬化性材料及び非硬化性材料のタイプ、及び多官能硬化性材料のタイプ及び量によって影響されることを示唆した。それによれば、有利な配合物は、本明細書に記載されかつ規定されるような低Tgを具備する材料を含み、それは、好ましくは、本明細書に規定されるように、低Tgを具備する、非硬化性材料を50重量%未満、本明細書に規定されるように、低Tgを具備する多官能硬化性材料を少なくとも3重量%、好ましくは少なくとも5重量%(例えば5~10重量%)の量で含む。幾つかの特性もまた、抑制剤のタイプ及び量、及び/又は界面活性剤の添加によって影響される。 Stability was also measured in terms of color change over time. For some formulations, some change in color was observed after 4 weeks at room temperature, and for exemplary formulations such as BM205.4 and BM219, no change in color was observed during this period. . The data obtained showed that the properties of the curable materials obtained from the tested formulations were determined by the weight ratio of curable to non-curable materials, the type of curable and non-curable materials, and the characteristics of the multifunctional curable materials. It was suggested that it is influenced by type and amount. Accordingly, advantageous formulations include materials with a low Tg as described and defined herein, which preferably have a low Tg as defined herein. less than 50% by weight of a non-curable material, at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight (e.g. 5-10% by weight) of a multifunctional curable material with a low Tg, as defined herein. %). Some properties are also influenced by the type and amount of inhibitor and/or the addition of surfactants.

実施例4
複数材料の付加製造における適合性
上で記載されているように、本配合物は、特に低い硬度を維持しながら改良された強度及び引裂抵抗が要求される場合において、複数材料の付加製造で利用されることができるので、試験された配合物の一部が、エラストマー材料(例えばAgilusファミリー、例えばAgilus30(商品名))で被覆又はカバーされた印刷物体を形成するために使用された。それゆえ、本明細書に与えられた例示的な配合物に含められる非硬化性材料中のAgilus30(商品名)の膨潤は、エラストマー材料が最小の膨潤性を示す非硬化性材料の化学条件を規定する目的で試験された。
Example 4
Suitability in Multi-Material Additive Manufacturing As noted above, the present formulations have utility in multi-material additive manufacturing, particularly where improved strength and tear resistance while maintaining low hardness is required. Some of the formulations tested were used to form printed bodies that were coated or covered with elastomeric materials (eg, the Agilus family, eg Agilus 30), as they can be coated. Therefore, the swelling of Agilus 30™ in the non-curable material included in the exemplary formulations provided herein is consistent with the chemical conditions of the non-curable material in which the elastomeric material exhibits minimal swelling. Tested for the purpose of specifying.

膨潤試験は、20×20×1mmの寸法を具備する、硬化されたエラストマー材料(例えばAgilusファミリー、例えばAgilus30(商品名))から作られた膨潤試験標本を印刷し、分析スケールを使用して各標本の重量を記録することによって実施された。各標本は、20mlのガラスバイアルに入れられ、15mlの試験された非反応性材料(試験材料)がそれに追加された。追加材料のない試料がコントロールとして使用された。バイアルは、40~50℃で貯蔵され、3~4日後、試料が布を使用して乾燥され、分析スケールを使用して分析された。以下の表3及び表4は、得られた重量変化を与える。 The swelling test is carried out by printing swelling test specimens made from cured elastomeric material (e.g. Agilus family, e.g. Agilus 30) with dimensions of 20 x 20 x 1 mm and measuring each using an analytical scale. This was done by recording the weight of the specimen. Each specimen was placed in a 20 ml glass vial and 15 ml of the tested non-reactive material (test material) was added to it. A sample without additional material was used as a control. The vials were stored at 40-50°C and after 3-4 days the samples were dried using a cloth and analyzed using an analytical scale. Tables 3 and 4 below give the weight changes obtained.

Figure 0007348162000015
Figure 0007348162000015

表3からわかるように、高含有量でPPGブロックを具備するか、又はPPGからなる高分子量材料は、Agilus30(商品名)とともに使用されるときに改良された性能を与える。 As can be seen from Table 3, high molecular weight materials comprising or consisting of PPG blocks at high contents provide improved performance when used with Agilus 30.

Figure 0007348162000016
Figure 0007348162000016

表4でわかるように、例示的な支持体材料配合物、及び構築材料に一般に添加される他の添加剤(例えばPEG400;プロパンジオール)の存在下では、高い膨潤が観察され、高分子量ポリマーでは、改良された寸法安定性が観察される。 As can be seen in Table 4, high swelling is observed in the exemplary support material formulations and in the presence of other additives commonly added to build materials (e.g. PEG400; propanediol); , improved dimensional stability is observed.

実施例5
3Dインクジェット印刷
本実施形態の配合物の適用モードの一つは、軟らかい材料(例えばショアA硬度0)を少なくとも一部に具備する造形用物体の3Dインクジェット印刷にある。
Example 5
3D Inkjet Printing One mode of application of the formulations of this embodiment is in the 3D inkjet printing of objects for modeling comprising at least a portion of a soft material (eg 0 Shore A hardness).

本発明者は、エラストマー材料とともに、複数材料の3Dインクジェット印刷モードにおける本実施形態による配合物を利用した。 The inventor utilized formulations according to this embodiment in a multi-material 3D inkjet printing mode with elastomeric materials.

上の実施例2及び3に示されるように、本発明者は、寸法安定性を示し、粘着性を減少又は無効にし、複数材料モードで使用される他の材料への非反応性材料の漏出又は移行(例えば膨潤)を減少又は無効にした、造形用物体を与える配合物を同定した。 As shown in Examples 2 and 3 above, we have demonstrated dimensional stability, reduced or eliminated tackiness, and leakage of non-reactive materials into other materials used in multi-material mode. or have identified formulations that provide buildable objects that have reduced or eliminated migration (eg, swelling).

信頼性のある造形用物体の適切な3Dインクジェット印刷を確保するために、以下の特徴の少なくとも一つを具備する材料を使用することが好ましい:
(i)形状歪、層分離、材料の漏出、及びしわ/クラックの発生なしの、印刷物体の長い貯蔵寿命に反映された経時的な安定性。
これらの特性は、以下の例示的な試験を使用して検証される:
サンドイッチ標本における層間剥離試験:本明細書に記載されるような軟らかい材料配合物から作られ、かつ1mm Agilus30Clear(商品名)層でカバーされた20×20×5mm標本が、印刷され、50℃で3日間維持される。その後、被覆層の剥離が観察される。許容できる結果は、最小又は剥離なしである。
楕円標本における層間剥離試験:本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物から作られ、かつ0.6mmのAgilus30層で被覆された楕円の60×24×18mmの標本が、印刷され、50℃で3日間又は室温で1ヶ月間維持される。その後、標本の寸法が試験される。許容できる結果は、最小又は歪なしである。
箱形標本における層間剥離試験:Agilus30層で被覆された40×30×20mmの箱形状の物体が、上記のように印刷され、50℃で3日間維持される。その後、箱の一体性、重量、及び寸法が測定される。許容できる結果は、印刷直後に測定されたパラメーターからの3%未満の逸脱である。
(ii)例えば、引裂抵抗(印刷された物体が適度な応力を受けるときの制御された、遅い、好ましくは無効化されたクラックの伝播)、剥離抵抗、及び切断及び/又は縫製抵抗によって反映される、付与された力に対する抵抗
引裂抵抗は、実施例3に記載のようにASTMを使用して検証される。
剥離抵抗は、最大降伏荷重及びクラック伝播荷重を測定するように実施されたT剥離試験(ASTM D1876)を使用して検証される。許容可能な結果は、最大降伏荷重については15Nより大きいことであり、クラック伝播荷重については13Nより大きいことである。
縫製/縫合試験は、図10に描かれているように印刷マトリックスを通して縫合することに対する抵抗を検証する。
(iii)印刷品質及び精度によって反映される印刷信頼性
これらの特性は、以下の例示的な試験を使用して検証される:
100×40z5mmプレートの正確な印刷;及び
立方体、球及び円柱のような単純な物体幾何学的形状、及び例えば心臓モデルのような身体器官のような複雑な幾何学的形状の適切な印刷品質。
(iv)例えば(例えば人の肉の)組織模倣物の外観の希望の刺激を反映し、視覚的に試験される色
この特性は、既に業界で知られている着色システムを使用することによって達成される(例えばVero Yellow及びVero Magenta着色システムで着色)。
In order to ensure reliable and proper 3D inkjet printing of objects for construction, it is preferable to use materials that have at least one of the following characteristics:
(i) Stability over time reflected in a long shelf life of the printed body without shape distortion, layer separation, material leakage, and wrinkle/cracking development.
These properties are verified using the following exemplary tests:
Delamination test on sandwich specimens: 20 x 20 x 5 mm specimens made from a soft material formulation as described herein and covered with a 1 mm layer of Agilus 30Clear™ were printed and incubated at 50°C. It will be maintained for 3 days. Thereafter, peeling of the coating layer is observed. Acceptable results are minimal or no flaking.
Delamination test on elliptical specimens: 60 x 24 x 18 mm specimens of ellipticals made from a soft material formulation as described herein and coated with a 0.6 mm layer of Agilus 30 were printed and ℃ for 3 days or at room temperature for 1 month. The dimensions of the specimen are then tested. An acceptable result is minimal or no distortion.
Delamination test on box-shaped specimens: 40 x 30 x 20 mm box-shaped objects coated with Agilus 30 layer are printed as above and kept at 50° C. for 3 days. The integrity, weight, and dimensions of the box are then measured. An acceptable result is a deviation of less than 3% from the parameters measured immediately after printing.
(ii) reflected, for example, by tear resistance (controlled, slow and preferably nullified crack propagation when the printed object is subjected to moderate stress), peel resistance, and cutting and/or sewing resistance; Resistance to Applied Force Tear resistance is verified using ASTM as described in Example 3.
Peel resistance is verified using the T-peel test (ASTM D1876), which was performed to measure maximum yield load and crack propagation load. Acceptable results are greater than 15N for maximum yield load and greater than 13N for crack propagation load.
The sewing/stitching test verifies the resistance to sewing through the printed matrix as depicted in FIG.
(iii) Print reliability as reflected by print quality and accuracy. These characteristics are verified using the following exemplary tests:
Accurate printing of 100x40z5mm plates; and adequate printing quality of simple object geometries such as cubes, spheres and cylinders, and complex geometries such as body organs, e.g. heart models.
(iv) a color that reflects the desired stimulus, e.g. the appearance of a tissue mimic (e.g. of human flesh) and is visually tested; this characteristic is achieved by using coloring systems already known in the industry; (e.g. colored with Vero Yellow and Vero Magenta coloring systems).

本実施形態による軟らかい材料配合物、及び本明細書に記載されるようなエラストマー材料を利用する幾つかの3Dインクジェット印刷モードが、以下のように、実践され、上記条件に合致することを見出した。
(a)本明細書に記載されるようなエラストマー材料の薄い(例えば0.5~1mm)鞘層によって被覆された、本明細書に記載されるような軟らかい材料配合物から作られた物体を与える複数材料芯鞘印刷モード。図8の左及び中央の物体は、Agilus30の0.7mm厚の層で被覆された楕円物体の画像を与える。
同様の物体の引裂抵抗データは、上記の実施例3に与えられる。
この芯鞘モードに従って印刷された物体は、上で示した条件に合致する寸法安定性、印刷性、機械特性、及び印刷信頼性を示した。
(b)上記のようなエラストマー材料の鞘によって被覆されることに加えて、エラストマー材料から作られた足場によって補強されかつ本明細書に記載されるような軟らかい材料配合物から作られた複合構造を与える複数材料足場モード。足場材料は、例えばBM19(表1参照)について本明細書で例示されるように、複数材料配合物系の全重量の19~26重量%であることができる。足場として19% Agilus30によって補強されるBM19配合物は、100kPaの弾性率及び改良された引裂抵抗を具備する。
Several 3D inkjet printing modes utilizing soft material formulations according to the present embodiments and elastomeric materials as described herein have been practiced and found to meet the above conditions, as follows. .
(a) an object made from a soft material formulation as described herein covered by a thin (e.g. 0.5-1 mm) sheath layer of an elastomeric material as described herein; Provides multiple material core-sheath printing mode. The left and center objects in FIG. 8 give images of elliptical objects coated with a 0.7 mm thick layer of Agilus 30.
Tear resistance data for similar objects is given in Example 3 above.
Objects printed according to this sheath-core mode exhibited dimensional stability, printability, mechanical properties, and printing reliability that met the conditions set forth above.
(b) a composite structure made from a soft material formulation as described herein and reinforced by a scaffold made from an elastomeric material in addition to being covered by a sheath of an elastomeric material as described above; Multi-material scaffolding mode that gives you a multi-material scaffolding mode. The scaffolding material can be 19-26% by weight of the total weight of the multi-material formulation system, as exemplified herein for BM19 (see Table 1). The BM19 formulation reinforced with 19% Agilus 30 as scaffold has a modulus of 100 kPa and improved tear resistance.

図9Aは、インターレースされた造形用材料を含む領域を形成するための印刷方式の概略図であり、図9Bは、図9Aに示された方式に従って印刷された例示的な薄いプレートを示し、かつ19% Agilus30足場を有するBM61の足場複合構造を具備する画像である。 FIG. 9A is a schematic diagram of a printing scheme for forming regions containing interlaced build material, and FIG. 9B shows an exemplary thin plate printed according to the scheme shown in FIG. 9A, and FIG. 3 is an image comprising a scaffold composite structure of BM61 with 19% Agilus30 scaffold.

図8の右側の物体は、本明細書に記載されるような軟らかい材料配合物及びエラストマー配合物の複合足場から作られ、かつエラストマー材料によって被覆された楕円構造を与える。 The object on the right side of FIG. 8 provides an elliptical structure made from a composite scaffold of a soft material formulation and an elastomeric formulation as described herein and covered by an elastomeric material.

図9C及び9Dは、Agilus30足場構造(19% 0.5mmのビーム)によって補強されたBM19配合物(表1参照)から作られた心臓モデル(図9C)、及びその内部の図(図9D)を与える。 Figures 9C and 9D show a heart model made from BM19 formulation (see Table 1) reinforced by Agilus30 scaffold structure (19% 0.5 mm beam) (Figure 9C), and a view of its interior (Figure 9D). give.

この足場補強モードに従って印刷された物体は、上で示した条件に合致する寸法安定性、印刷性、機械特性、及び印刷信頼性を示した。 Objects printed according to this scaffolding reinforcement mode exhibited dimensional stability, printability, mechanical properties, and printing reliability that met the conditions indicated above.

これらのデータは、希望の軟らかさ(ショアA硬度0)、しかし使用可能な強度(例えば引裂抵抗)、希望の経時的安定性、及び希望の印刷性を得ながら、本明細書に記載される軟らかい材料配合物から作られた3D物体を印刷するためにうまく使用された。 These data are described herein while obtaining the desired softness (0 Shore A hardness), but usable strength (e.g. tear resistance), desired stability over time, and desired printability. It has been successfully used to print 3D objects made from soft material formulations.

一例として、図10は、19% Agilus30足場を有するBM61及び0.6mm Agilus30被覆を使用して印刷された物体の画像を与える。それは、それを通る縫合/縫製に耐える。 As an example, FIG. 10 gives an image of an object printed using BM61 with 19% Agilus30 scaffold and 0.6 mm Agilus30 coating. It withstands sutures/sewing through it.

図11A-Bは、19% Agilus30足場を有するBM61及び0.6mm Agilus30被覆を使用して印刷され、医療装置で試験された心臓模倣物を与える。 Figures 11A-B provide cardiac mimetics printed using BM61 with 19% Agilus30 scaffold and 0.6 mm Agilus30 coating and tested on a medical device.

被覆なしで印刷されるとき、MB205.4及びMB219配合物で、必要な軟らかい性質とともに良好な印刷信頼性、寸法、及び経時的な色安定性、力に対する抵抗性が達成された。 When printed without coating, good printing reliability, dimensional and color stability over time, resistance to force, along with the necessary soft properties were achieved with the MB205.4 and MB219 formulations.

実施例6
印刷パラメーターの最適化
補強材料(例えばエラストマー材料)の量を減らし、AMシステムのローラーに対する粘着性のような印刷信頼性問題を改良しながら、本明細書に記載されるような軟らかい材料配合物を利用するように印刷パラメーターを最適化するためにさらなる研究が実施された。
Example 6
Optimization of Printing Parameters: Using soft material formulations as described herein while reducing the amount of reinforcing material (e.g. elastomeric material) and improving print reliability issues such as stickiness to the rollers of AM systems. Further studies were conducted to optimize the printing parameters for use.

この実施例では、図12に示されたモデルのようなJarvik心臓モデルが印刷された。全ての心臓モデルは、各層について、約X%のボクセルがAgilus30配合物によって占有され、約100-X%のボクセルがBM151配合物によって占有されるように、インターレースされたボクセル方式で上述のBM151及びAgilus30配合物を吐出することによって印刷された。実験は、X=10、X=11、X=14、及びX=19で行なわれた。 In this example, a Jarvik heart model, such as the model shown in FIG. 12, was printed. All heart models were constructed using the BM151 and BM151 described above in an interlaced voxel fashion such that for each layer, approximately Printed by jetting the Agilus 30 formulation. Experiments were conducted with X=10, X=11, X=14, and X=19.

造形用材料配合物の要素が支持体材料マトリックス内にある三次元DM構造を形成するために、エラストマー造形用配合物が、造形用材料配合物とともにDM操作モードで吐出された。三次元DM構造は、製作された物体(本実施例では心臓モデル)のための一時的に除去可能な支持体構造として作用し、本明細書では支持体グリッドとして言及される。支持体構造における造形用材料配合物要素のための三つの異なるサイズが、本実施例において試験された:約0.2mm直径、約0.4mm直径、及び約1mm直径。これらのサイズに対して得られた支持体グリッドは、本明細書では、支持体グリッドA、支持体グリッドB、及び支持体グリッドCとして言及される。これらの造形用材料配合物要素の形状は、一般に立方体であった。支持体グリッドAについて、造形用材料配合物の量とエラストマー造形用配合物の量の比は、約12%であり、支持体グリッドBについて、造形用材料配合物の量とエラストマー造形用配合物の量の比は、約16%であり、支持体グリッドCについて、造形用材料配合物の量とエラストマー造形用配合物の量の比は、約25%であった。 An elastomeric building compound was dispensed in a DM operating mode with the building material formulation to form a three-dimensional DM structure in which the elements of the building material formulation were within the support material matrix. The three-dimensional DM structure acts as a temporarily removable support structure for the fabricated object (in this example a heart model) and is referred to herein as a support grid. Three different sizes for the build material formulation elements in the support structure were tested in this example: about 0.2 mm diameter, about 0.4 mm diameter, and about 1 mm diameter. The support grids obtained for these sizes are referred to herein as support grid A, support grid B, and support grid C. The shape of these building material formulation elements was generally cubic. For support grid A, the ratio of the amount of building material formulation to the amount of elastomeric building compound is approximately 12%, and for support grid B, the ratio of the amount of building material formulation to the amount of elastomeric building compound is approximately 12%. The ratio between the amounts of the building material formulation and the elastomer building formulation was about 25% for support grid C.

ローラーの回転スピードが印刷物体の品質に影響されることが本発明者によって見出された。本発明者は、軟らかい材料について、特に限定されないが、上記の実施例1に記載の例示的配合物を使用して得られた材料について、500未満又は480未満又は460未満又は440未満又は420未満のRPMのローラー回転スピードを使用することが好ましいことを見出した。外表面の滑らかさに対するローラーの回転スピードの影響は、図13A-Bに示され、図13Aは、ローラーが600RPMのスピードで回転されるモードで印刷された心臓モデルの画像であり、図13Bは、ローラーが412RPMのスピードで回転されるモードで印刷された心臓モデルの画像である。図13Bに示された心臓モデルは、図13Aに示された心臓モデルより実質的に滑らかな外表面を有する。欠陥を有する領域は、図13Aの点線の円によってマークされている。 It has been found by the inventor that the rotational speed of the roller is influenced by the quality of the printed material. For soft materials, but not specifically limited to, for materials obtained using the exemplary formulation described in Example 1 above, We have found it preferable to use a roller rotation speed of RPM of . The effect of the rotation speed of the roller on the smoothness of the outer surface is shown in Figures 13A-B, where Figure 13A is an image of a heart model printed in a mode where the roller is rotated at a speed of 600 RPM, and Figure 13B is an image of a heart model printed in a mode where the roller is rotated at a speed of 600 RPM. , an image of a heart model printed in a mode where the rollers are rotated at a speed of 412 RPM. The heart model shown in FIG. 13B has a substantially smoother outer surface than the heart model shown in FIG. 13A. The region with defects is marked by the dotted circle in FIG. 13A.

本発明者は、印刷物体の良好な品質は、艶消モードで印刷することによって与えられ、そのモードでは物体の最外表面が、続いて除去される支持体材料の一つ以上の層(支持体グリッドB)によって被覆され、支持体グリッドの境界とモデルの境界の間のボクセルが空白を残す輪郭間隙がないことを見出した。外表面の滑らかさに対する輪郭間隙の効果は、図14に示されている。二つの心臓モデルが示される。左側の心臓モデルは、輪郭間隙が使用されるモードで印刷され、右側の心臓モデルは、輪郭間隙が使用されないモードで印刷された。図14の右側に示された心臓モデルは、図14の左側に示された心臓モデルより実質的に滑らかな外表面を有する。欠陥を有する領域は、図14の左側の心臓モデルの画像の点線の円によってマークされている。 The inventors have discovered that good quality of the printed body is given by printing in matte mode, in which the outermost surface of the object is coated with one or more layers of support material (support material) that are subsequently removed. It was found that there are no contour gaps that leave the voxels covered by the body grid B) blank between the boundaries of the support grid and the boundaries of the model. The effect of contour gap on the smoothness of the outer surface is shown in FIG. Two heart models are shown. The heart model on the left was printed in a mode in which contour gaps were used, and the heart model on the right was printed in a mode in which contour gaps were not used. The heart model shown on the right side of FIG. 14 has a substantially smoother outer surface than the heart model shown on the left side of FIG. The region with the defect is marked by a dotted circle in the image of the heart model on the left side of FIG.

エラストマー造形用配合物(例えばAgilus30)は、各層の粘着性を低下するため、及び物体を補強するための両方のために含められた。繊維補強は、非繊維補強より高い引裂抵抗を与えること、そして指向性の繊維補強パターンは、等方性繊維補強パターンより高い引裂抵抗を与えることを本発明者は見出した。いずれの特定の理論にも拘束されたくないが、ローラーによって付与される引裂力は、図15に概略的に示されるように層の平面に対して斜めであると思われる。TMで示される材料組み合わせの新しく吐出された層、及び新しく吐出された層を補強するために層の表面上で回転するローラーが示されている。ローラーによって付与される力は、層とローラーの間の相対的な並進運動から生じる成分T、及びローラーの回転運動から生じる成分Rを含む。成分TとRの組み合わせは、層の最上表面によって係合される平面(図15に示されたX-Z平面に垂直なX-Y平面)に対して斜めである有効力Fをもたらす。 An elastomeric building compound (eg Agilus 30) was included both to reduce the adhesion of each layer and to stiffen the object. The inventors have found that fiber reinforcement provides higher tear resistance than non-fiber reinforcement, and that directional fiber reinforcement patterns provide higher tear resistance than isotropic fiber reinforcement patterns. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the tearing force applied by the rollers is oblique to the plane of the layer as shown schematically in FIG. 15. A freshly dispensed layer of a material combination designated TM and a roller rolling over the surface of the layer to reinforce the newly dispensed layer are shown. The force exerted by the roller includes a component T resulting from the relative translational movement between the layer and the roller, and a component R resulting from the rotational movement of the roller. The combination of components T and R results in an effective force F that is oblique to the plane engaged by the top surface of the layer (the XY plane perpendicular to the XZ plane shown in FIG. 15).

図16A-Fは、X-Z平面における複数の実験的に試験された補強パターンを示す。垂直補強パターン(厚さ方向Zに平行、図16A)、水平補強パターン(厚さ方向Zに垂直、図16B)、正の斜めパターン(層によって係合される平面に対して正の傾斜、図16C)、負の斜めパターン(層によって係合される平面に対して負の傾斜、図16D)、及び二つの等方性パターン(刻みパターン(図16E)及びジャイロイドパターン(図16F))が示される。 Figures 16A-F show several experimentally tested reinforcement patterns in the XZ plane. Vertical reinforcement pattern (parallel to thickness direction Z, Fig. 16A), horizontal reinforcement pattern (perpendicular to thickness direction Z, Fig. 16B), positive diagonal pattern (positive inclination with respect to the plane engaged by the layer, Fig. 16C), a negative diagonal pattern (negative slope with respect to the plane engaged by the layer, FIG. 16D), and two isotropic patterns (an indented pattern (FIG. 16E) and a gyroid pattern (FIG. 16F)). shown.

実験は、垂直及び負の斜め補強パターンが他の補強パターンより高い引裂抵抗を表わした。最も高い引裂抵抗は、X=14、約-45°の傾斜の負の補強パターン、約0.5mm直径のAgilus30繊維、及び約0.4~約0.7mmの最も外側のAgilus30被覆で得られた。図17は、これらのパラメーターを使用して印刷された四つの心臓モデルの画像である。 Experiments showed that the vertical and negative diagonal reinforcement patterns exhibited higher tear resistance than other reinforcement patterns. The highest tear resistance was obtained with X=14, a negative reinforcement pattern with a slope of about −45°, Agilus 30 fibers of about 0.5 mm diameter, and an outermost Agilus 30 coating of about 0.4 to about 0.7 mm. Ta. Figure 17 is an image of four heart models printed using these parameters.

本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。 Although the invention has been described in terms of specific embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the present invention includes all such alternatives, modifications, and variations that come within the spirit and broad scope of the appended claims.

本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。 All publications, patents, and patent applications mentioned in this specification are herein incorporated by reference in their entirety to the same extent as if each individual publication, patent, and patent application was specifically and individually cited by reference. It is intended to be used in Furthermore, citation or identification in this application is not to be construed as an admission that such references are available as prior art to the present invention. To the extent that section headings are used, they should not necessarily be construed as limiting.

Claims (58)

軟身体組織を表す物体を付加製造する方法であって、前記方法が、物体の形状に対応する構成パターンで複数の層を逐次形成するように少なくとも一種の造形用材料配合物をインクジェット技術によって吐出することを含み、前記層の少なくとも一部に対して、前記吐出が、硬化されたとき、1未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を有する光重合可能な造形用材料配合物のものであり、前記方法は、前記光重合可能な造形用材料配合物を、前記吐出の前に、前記光重合可能な造形用材料配合物がXセンチポアズ以下の粘度を示す温度に加熱することを含み、ただし、Xは27~33である、方法。 A method for the additive manufacturing of objects representing soft body tissues, the method comprising: dispensing by inkjet technology at least one building material formulation to sequentially form a plurality of layers in a pattern of construction corresponding to the shape of the object. and for at least a portion of the layer, the discharge is of a photopolymerizable building material formulation having a Shore A hardness of less than 1 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured. and the method includes heating the photopolymerizable building material formulation, prior to the dispensing, to a temperature at which the photopolymerizable building material formulation exhibits a viscosity of less than or equal to X centipoise. , where X is 27 to 33. 前記吐出が、少なくとも二種の造形用材料配合物のものであり、前記造形用材料配合物の少なくとも一種が、硬化されたとき、1未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を有する前記造形用材料配合物であり、前記造形用材料配合物の少なくとも一種が、少なくとも一種のエラストマー硬化性材料を含むエラストマー硬化性配合物である、請求項1に記載の方法。 said discharge is of at least two building material formulations, at least one of said building material formulations having a Shore A hardness of less than 1 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured; 2. The method of claim 1, wherein the building material formulation is an elastomeric curable formulation, and at least one of the building material formulations is an elastomeric curable formulation comprising at least one elastomeric curable material. 前記エラストマー硬化性配合物が、シリカ粒子をさらに含む、請求項2に記載の方法。 3. The method of claim 2, wherein the elastomeric curable formulation further comprises silica particles. 前記吐出が、硬化されたとき、1未満のショアA硬度又は40未満のショアOO硬度を有する前記造形用材料配合物と、エラストマー硬化性配合物とを含むボクセル要素を形成することを含む、請求項2又は3に記載の方法。 Claim: said dispensing comprises forming a voxel element comprising said building material formulation and an elastomeric curable formulation having a Shore A hardness of less than 1 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured. The method according to item 2 or 3. 前記エラストマー硬化性配合物によって占有されるインターレースされた位置が、前記層の面積のX%~Y%を構成し、ただし、Xは9~11であり、Yは27~33である、請求項2~4のいずれかに記載の方法。 4. The interlaced locations occupied by the elastomeric curable formulation constitute between X% and Y% of the area of the layer, where X is from 9 to 11 and Y is from 27 to 33. The method according to any one of 2 to 4. 前記エラストマー硬化性配合物によって占有されるインターレースされた位置が、前記層の面積のX%~Y%を構成し、ただし、Xは13.5~16.5であり、Yは22.5~27.5である、請求項2~4のいずれかに記載の方法。 The interlaced locations occupied by the elastomeric curable formulation constitute between X% and Y% of the area of the layer, where X is from 13.5 to 16.5 and Y is from 22.5 to 27.5. The method according to any of claims 2 to 4. 前記エラストマー硬化性配合物を含むボクセル要素が、物体中に三次元繊維パターンを形成する、請求項2~6のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 2 to 6, wherein the voxel elements comprising the elastomeric curable formulation form a three-dimensional fiber pattern in the object. 前記繊維パターンの特徴を示す繊維厚さが、Xmm~Ymmであり、ただし、Xは0.36~0.44であり、Yは0.54~0.66である、請求項7に記載の方法。 The fiber thickness according to claim 7, which indicates the characteristics of the fiber pattern, is from Xmm to Ymm, where X is from 0.36 to 0.44, and Y is from 0.54 to 0.66. Method. 前記繊維パターンが、前記層の少なくとも2つ又は3つの平面に対して垂直である、請求項7又は8に記載の方法。 9. A method according to claim 7 or 8, wherein the fiber pattern is perpendicular to at least two or three planes of the layer. 前記繊維パターンが、前記層の少なくとも2つ又は3つの平面に対して斜めである、請求項7又は8に記載の方法。 9. A method according to claim 7 or 8, wherein the fiber pattern is oblique to at least two or three planes of the layer. 前記方法が、ローラーを使用して、前記層の少なくとも2つ又は3つの各々を強化することをさらに含み、前記斜めの繊維パターンが、前記層の上で前記ローラーによって付与される引裂力に対して10°未満のずれを有して平行である、請求項10に記載の方法。 The method further comprises reinforcing each of at least two or three of the layers using a roller, wherein the diagonal fiber pattern resists tear forces applied by the roller on the layer. 11. The method of claim 10, wherein the two are parallel with an offset of less than 10[deg.]. 前記繊維パターンが、前記平面に対してX°~Y°の角度を形成し、ただし、Xは27~33であり、Yは54~66である、請求項10又は11に記載の方法。 A method according to claim 10 or 11, wherein the fiber pattern forms an angle between X° and Y° with respect to the plane, where X is between 27 and 33 and Y is between 54 and 66. 物体を被覆する鞘を前記エラストマー硬化性配合物から形成することをさらに含む、請求項2~12のいずれかに記載の方法。 13. The method of any of claims 2 to 12, further comprising forming a sheath covering an object from the elastomeric curable formulation. 前記鞘の最外表面に対して直角に測定された前記鞘の厚さが、Xmm~Ymmであり、ただし、Xは0.36~0.44であり、Yは0.9~1.1である、請求項13に記載の方法。 The thickness of the sheath measured perpendicular to the outermost surface of the sheath is between X mm and Y mm, where X is between 0.36 and 0.44 and Y is between 0.9 and 1.1. 14. The method according to claim 13. 前記方法が、物体を被覆する鞘を前記エラストマー硬化性配合物から形成し、前記物体の前記付加製造の完了後に前記物体を被覆する鞘を除去することをさらに含む、請求項2~14のいずれかに記載の方法。 15. The method further comprises forming a sheath covering an object from the elastomeric curable formulation and removing the sheath covering the object after completion of the additive manufacturing of the object. Method described in Crab. 硬化されたとき、前記1未満のショアA硬度又は前記40未満のショアOO硬度を有する前記造形用材料配合物が、硬化性材料及び非硬化性ポリマー材料を含み、前記非硬化性ポリマー材料の量が、前記配合物の全重量の10~49重量%又は10~30重量%の範囲である、請求項1~15のいずれかに記載の方法。 the build material formulation having a Shore A hardness of less than 1 or a Shore OO hardness of less than 40 when cured comprises a curable material and a non-curable polymeric material, an amount of the non-curable polymeric material; is in the range of 10 to 49% or 10 to 30% by weight of the total weight of the formulation. 前記非硬化性ポリマー材料の量が、20~40重量%の範囲である、請求項16に記載の方法。 17. The method of claim 16, wherein the amount of non-curable polymeric material ranges from 20 to 40% by weight. 前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量、及び0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する、請求項16又は17に記載の方法。 18. A method according to claim 16 or 17, wherein the non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons and a Tg of less than 0°C or less than -10°C or less than -20°C. 前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコールを含む、請求項16~18のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 16 to 18, wherein the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol. 前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである、請求項16~19のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 16 to 19, wherein the non-curable polymeric material is a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block. 前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックと少なくとも一つのポリエチレングリコールブロックを含むブロックコポリマーであり、前記ブロックコポリマー中の前記ポリエチレングリコールの全量が、10重量%以下である、請求項16~20のいずれかに記載の方法。 16. The non-curable polymeric material is a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block and at least one polyethylene glycol block, and the total amount of the polyethylene glycol in the block copolymer is 10% by weight or less. 20. The method according to any one of 20 to 20. 前記ブロックコポリマー中のポリプロピレングリコールブロックとポリエチレングリコールブロックの比が、少なくとも2:1である、請求項21に記載の方法。 22. The method of claim 21, wherein the ratio of polypropylene glycol blocks to polyethylene glycol blocks in the block copolymer is at least 2:1. 前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコール、及び/又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、ポリプロピレングリコールブロックの各々が、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備する、請求項16~22のいずれかに記載の方法。 Any of claims 16 to 22, wherein the non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol and/or a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block, each polypropylene glycol block having a molecular weight of at least 2000 Daltons. Method described in Crab. 前記硬化性材料の量と前記非硬化性ポリマー材料の量の比が、4:1~1.1:1又は3:1~2:1の範囲である、請求項16~23のいずれかに記載の方法。 Any of claims 16 to 23, wherein the ratio of the amount of curable material to the amount of non-curable polymeric material ranges from 4:1 to 1.1:1 or from 3:1 to 2:1. Method described. 前記硬化性材料の量が、55~70重量%の範囲である、請求項16~24のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 16 to 24, wherein the amount of curable material ranges from 55 to 70% by weight. 前記硬化性材料が、少なくとも一つの単官能硬化性材料及び少なくとも一つの多官能硬化性材料を含む、請求項16~25のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 16 to 25, wherein the curable material comprises at least one monofunctional curable material and at least one multifunctional curable material. 前記単官能硬化性材料の量が、前記配合物の全重量の50~89重量%の範囲である、請求項26に記載の方法。 27. The method of claim 26, wherein the amount of monofunctional curable material ranges from 50 to 89% by weight of the total weight of the formulation. 前記多官能硬化性材料の量が、前記配合物の全重量の1~10重量%の範囲である、請求項26又は27に記載の方法。 28. A method according to claim 26 or 27, wherein the amount of multifunctional curable material ranges from 1 to 10% by weight of the total weight of the formulation. 前記配合物が、50~89重量%の量の単官能硬化性材料、10~49重量%の量の非硬化性ポリマー材料、及び1~10重量%の量の多官能硬化性材料を含む、請求項16~28のいずれかに記載の方法。 The formulation comprises a monofunctional curable material in an amount of 50-89% by weight, a non-curable polymeric material in an amount of 10-49% by weight, and a multifunctional curable material in an amount of 1-10% by weight. The method according to any one of claims 16 to 28. (i)前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量を具備し、かつ/又は
(ii)前記非硬化性ポリマー材料が、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備し、かつ/又は
(iii)前記単官能硬化性材料及び前記多官能硬化性材料の全量の少なくとも80重量%が、硬化されたとき、0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する硬化性材料を含む、
請求項29に記載の方法。
(i) said non-curable polymeric material has a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons, and/or (ii) said non-curable polymeric material has a molecular weight of less than 0°C or less than -10°C or - has a Tg of less than 20°C, and/or (iii) at least 80% by weight of the total amount of said monofunctional curable material and said multifunctional curable material, when cured, is less than 0°C or less than -10°C; or comprising a curable material with a Tg of less than -20°C.
30. The method of claim 29.
前記単官能硬化性材料の量が、50~60重量%又は55~60重量%の範囲である、請求項26~30のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 26 to 30, wherein the amount of monofunctional curable material ranges from 50 to 60% or from 55 to 60% by weight. 前記多官能硬化性材料の量が、3~10重量%又は5~10重量%の範囲である、請求項26~31のいずれかに記載の方法。 32. A method according to any of claims 26 to 31, wherein the amount of multifunctional curable material ranges from 3 to 10% or from 5 to 10% by weight. 前記単官能硬化性材料が、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する、請求項23~32のいずれかに記載の方法。 33. A method according to any of claims 23 to 32, wherein the monofunctional curable material, when cured, has a Tg of less than -10°C or less than -20°C. 前記単官能硬化性材料が、疎水性単官能硬化性材料を含む、請求項26~33のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 26 to 33, wherein the monofunctional curable material comprises a hydrophobic monofunctional curable material. 前記単官能硬化性材料が、両親媒性単官能硬化性材料を含む、請求項26~34のいずれかに記載の方法。 35. A method according to any of claims 26 to 34, wherein the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material. 前記両親媒性単官能硬化性材料が、疎水性部分を含む、請求項35に記載の方法。 36. The method of claim 35, wherein the amphiphilic monofunctional curable material includes a hydrophobic moiety. 前記単官能硬化性材料が、疎水性部分を含む両親媒性単官能硬化性材料、及び疎水性単官能硬化性材料を含む、請求項26~36のいずれかに記載の方法。 37. The method of any of claims 26 to 36, wherein the monofunctional curable material comprises an amphiphilic monofunctional curable material comprising a hydrophobic moiety and a hydrophobic monofunctional curable material. 前記両親媒性単官能硬化性材料と前記疎水性単官能硬化性材料の重量比が、1.5:1~1.1:1の範囲である、請求項37に記載の方法。 38. The method of claim 37, wherein the weight ratio of the amphiphilic monofunctional curable material to the hydrophobic monofunctional curable material ranges from 1.5:1 to 1.1:1. 前記多官能硬化性材料が、硬化されたとき、-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する、請求項26~38のいずれかに記載の方法。 39. A method according to any of claims 26 to 38, wherein the multifunctional curable material, when cured, has a Tg of less than -10°C or less than -20°C. 前記多官能硬化性材料が、二官能硬化性材料である、請求項26~38のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 26 to 38, wherein the multifunctional curable material is a difunctional curable material. 前記単官能硬化性材料が、UV硬化性材料である、請求項26~40のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 26 to 40, wherein the monofunctional curable material is a UV curable material. 前記単官能硬化性材料が、単官能アクリレートである、請求項26~41のいずれかに記載の方法。 42. A method according to any of claims 26 to 41, wherein the monofunctional curable material is a monofunctional acrylate. 前記多官能硬化性材料が、UV硬化性材料である、請求項26~42のいずれかに記載の方法。 43. A method according to any of claims 26 to 42, wherein the multifunctional curable material is a UV curable material. 前記多官能硬化性材料が、多官能アクリレートである、請求項26~43のいずれかに記載の方法。 44. A method according to any of claims 26 to 43, wherein the multifunctional curable material is a multifunctional acrylate. 前記配合物が、光開始剤をさらに含む、請求項41~44のいずれかに記載の方法。 45. A method according to any of claims 41 to 44, wherein the formulation further comprises a photoinitiator. 前記光開始剤の量が、前記配合物の全重量の1~3重量%の範囲である、請求項45に記載の方法。 46. The method of claim 45, wherein the amount of photoinitiator ranges from 1 to 3% by weight of the total weight of the formulation. 硬化されたとき、前記1未満のショアA硬度又は前記40未満のショアOO硬度を有する前記造形用材料配合物が、25~35重量%の量の、疎水性部分を含む単官能両親媒性アクリレート、25~30重量%の量の単官能疎水性アクリレート、5~10重量%の量の多官能アクリレート、及び30~35重量%の量の、少なくとも1000又は少なくとも1500又は少なくとも2000ダルトンの分子量及び0℃未満又は-10℃未満又は-20℃未満のTgを具備する非硬化性ポリマー材料を含む、請求項26~46のいずれかに記載の方法。 When cured, the building material formulation having a Shore A hardness of less than 1 or a Shore OO hardness of less than 40 comprises a monofunctional amphiphilic acrylate containing a hydrophobic moiety in an amount of 25 to 35% by weight. , a monofunctional hydrophobic acrylate in an amount of 25 to 30% by weight, a polyfunctional acrylate in an amount of 5 to 10% by weight, and an amount of 30 to 35% by weight of a molecular weight of at least 1000 or at least 1500 or at least 2000 Daltons and 0 47. The method of any of claims 26 to 46, comprising a non-curable polymeric material having a Tg of less than 0.degree. C. or less than -10.degree. C. or less than -20.degree. 前記非硬化性ポリマー材料が、ポリプロピレングリコール、及び/又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックの各々が、少なくとも2000ダルトンの分子量を具備する、請求項47に記載の方法。 48. The non-curable polymeric material comprises polypropylene glycol and/or a block copolymer comprising at least one polypropylene glycol block, each of the at least one polypropylene glycol block having a molecular weight of at least 2000 Daltons. Method described. 前記多官能アクリレートが、ウレタンジアクリレートである、請求項47又は48に記載の方法。 49. The method according to claim 47 or 48, wherein the polyfunctional acrylate is urethane diacrylate. 前記単官能両親媒性アクリレートが、少なくとも6個の炭素原子及び少なくとも2個のアルキレングリコール基の炭化水素鎖を含む、請求項47~49のいずれかに記載の方法。 A method according to any of claims 47 to 49, wherein the monofunctional amphiphilic acrylate comprises a hydrocarbon chain of at least 6 carbon atoms and at least 2 alkylene glycol groups. 前記単官能疎水性アクリレートが、少なくとも8個の炭素原子の炭化水素鎖を含む、請求項47~50のいずれかに記載の方法。 51. A method according to any of claims 47 to 50, wherein the monofunctional hydrophobic acrylate comprises a hydrocarbon chain of at least 8 carbon atoms. 硬化されたとき、前記ショア硬度を有する前記配合物が、硬化されたとき、少なくとも100N/mの引裂抵抗によってさらに特徴づけられる、請求項1~51のいずれかに記載の方法。 52. A method according to any of claims 1 to 51, wherein the formulation having the Shore hardness, when cured, is further characterized by a tear resistance of at least 100 N/m. 硬化されたとき、前記ショア硬度を有する前記配合物が、硬化されたとき、少なくとも0.01MPaの圧縮弾性率によってさらに特徴づけられる、請求項1~52のいずれかに記載の方法。 53. A method according to any of claims 1 to 52, wherein the formulation having the Shore hardness when cured is further characterized by a compressive modulus of at least 0.01 MPa. 硬化されたとき、前記1未満のショアA硬度を有する少なくとも前記造形用材料配合物が、合成材料である、請求項1~53のいずれかに記載の方法。 54. A method according to any preceding claim, wherein at least the building material formulation having a Shore A hardness of less than 1 when cured is a synthetic material. 硬化されたとき、前記1未満のショアA硬度を有する少なくとも前記造形用材料配合物が、10重量%未満の水を含む、請求項1~54のいずれかに記載の方法。 55. A method according to any preceding claim, wherein when cured, at least the building material formulation having a Shore A hardness of less than 1 contains less than 10% water by weight. 硬化されたとき、前記ショア硬度を有する少なくとも前記造形用材料配合物が、硬化されたときに配合物に赤色を付与する顔料をさらに含む、請求項1~55のいずれかに記載の方法。 56. A method according to any preceding claim, wherein at least the building material formulation having the Shore hardness when cured further comprises a pigment which imparts a red color to the formulation when cured. 前記エラストマー硬化性配合物が、硬化されたときに配合物に黄色を持つ白色不透明色を付与する顔料をさらに含む、請求項5~56のいずれかに記載の方法。 57. A method according to any of claims 5 to 56, wherein the elastomeric curable formulation further comprises a pigment that imparts a yellowish white opaque color to the formulation when cured. 前記顔料の量が、配合物の全重量の0.01~5重量%の範囲である、請求項56又は57に記載の方法。 58. A method according to claim 56 or 57, wherein the amount of pigment ranges from 0.01 to 5% by weight of the total weight of the formulation.
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